ヒ素サイクル

ヒ素（As）サイクルは、大気圏、岩石圏、土壌圏、水圏、生物圏を通じたヒ素の自然および人為的交換の生物地球化学的サイクルです。ヒ素は地球の地殻に自然に豊富に存在しますが、長期にわたる曝露や高濃度のヒ素は人体の健康に有害となる可能性があります。^{[1] [2]}

地球上でヒ素の最大の貯蔵庫は岩石圏です。^[2]地殻には、多くの硫化鉱物を含む、ヒ素を含む200種類以上の鉱物が含まれています。^[3]ヒ素は、硫化鉄鉱（FeAsS）とテンナンタイトを含む鉱床に豊富に含まれています。^[4]石炭と頁岩を含む堆積岩にも、高濃度のヒ素が含まれている可能性があります。 ^[5]岩石圏から大気へのヒ素の主なフラックスは、火山からの放出です。^[2]

土壌は、世界で2番目に大きいヒ素の貯蔵庫です^{[2] [3]酸素条件下では、ヒ素は土壌中に}ヒ酸塩（As(III)）として存在し、Fe(III)水酸化物と結合することができます。 ^[2]土壌中のヒ素の種別は、土壌のpH値やその他の要因によって異なります。酸性土壌にはアルミニウムと鉄に結合したヒ酸塩が含まれる可能性があり、塩基性土壌にはカルシウムに結合したヒ酸塩が含まれる可能性があります。^[6]土壌中のヒ素の滞留時間は気候の種類によって異なり、温暖な気候では1,000年から3,000年の範囲です。^[7]

淡水と地下水には、通常 1 ppb 未満の As が含まれています。 [ ^{2 ]} As の濃度は pH に依存し、酸性条件では pH 5 未満で As が移動します。 [2]酸素の多い海水には、ヒ酸塩として As(III) が含まれています (平均 1.7 ppb)。^[8]主なシンクには、堆積と沈み込みがあります。^[2]

ヒ素は生物圏に自然に存在し、最も高濃度なのは植物の根です。陸生植物には最大200 ppm（百万分の一）のヒ素が含まれることがあります。^{[6] [7] [9]}海洋生物（環形動物や棘皮動物など）には6～8 ppmのヒ素が含まれています。^[7]人体にも微量のヒ素が含まれており、腎臓と肝臓に最も高濃度で含まれています（最大約1.5 ppm）。^[7]

人間は、殺虫剤、木材防腐剤、金属処理、塗料、石炭火力発電所などでヒ素を使用しています。 ^[2]石炭火力発電所、採鉱、製錬からの人為的残留物や排出物は、河川、湖沼、小川、土壌を汚染する可能性があります。^[1]人為的ヒ素排出は、鉄鋼やガラスの生産、森林や草原の焼却に起因します。^[2]大気中では、ヒ素は主にほこりなどの粒子状物質に存在し、滞留時間は7～10日です。^{[10] [11]}

ヒ素は原子番号33の半金属で、一般的な酸化状態は+3または+5で、ヒ酸塩(As III)および亜ヒ酸塩(As V)として存在します。^[12]ヒ素は主に有機ヒ素化合物、無機ヒ素化合物、およびアルシンガスとして存在します。ヒ素の毒性はその酸化状態に依存しており、As(III)はタンパク質や酵素のチオール基に結合する能力と、体からの排泄速度が遅いため、As(V)よりも毒性が強いです。^[13]世界保健機関は、無機ヒ素が人間にとって非常に有毒であり(EPAの水中での最大値は10ppb)、水生生物に有害であることを認識しています。^[14]

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  硫化ヒ素鉱（AsFeS）は地球上で最も豊富なヒ素鉱物である。
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  ヒ素中毒の兆候には皮膚の色素変化が含まれます。この人は汚染された水によるヒ素中毒を経験しました。

• 砒素
• ヒ素中毒