Concern about arsenic is increasing throughout the world, including areas of the United States. Elevated levels of arsenic above current drinking-water regulations in ground and surface water can be the result of purely natural phenomena, but often are due to anthropogenic activities, such as mining and agriculture. The current study correlates arsenic speciation in acid mine drainage and mining influenced water with the important water-chemistry properties Eh, pH, and iron(III) concentration. The results show that arsenic speciation is generally in equilibrium with iron chemistry in low pH AMD, which is often not the case in other natural-water matrices. High pH mine waters and groundwater do not 짐ways hold to the redox predictions as well as low pH AMD samples. The oxidation and precipitation of oxyhydroxides depletes iron from some systems, and this also affects arsenite and arsenate concentrations differently through sorption processes.
This experiment was conducted to investigate the effect of arsenic ($As^{III}$) on lipid peroxidation, glutathione content and antioxidant enzymes in growing pigs. Ninety-six Duroc-Landrace-Yorkshire crossbred growing pigs (48 barrows and 48 gilts, respectively) were randomly assigned to four groups and each group was randomly assigned to three pens (four barrows and four gilts). The four groups received the same corn-soybean basal diet which was supplemented with 0, 10, 20, 30 mg/kg As respectively. Arsenic was added to the diet in the form of $As_2O_3$. The experiment lasted for seventy-eight days after a seven-day adaptation period. Malondialdehyde (MDA) levels, glutathione (GSH) contents and superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR) and glutathione-S-transferase (GST) activities were analyzed in serum, livers and kidneys of pigs. The results showed that pigs treated with 30 mg As/kg diet had a decreased average daily gain (ADG) (p<0.05) and an increased feed/gain ratio (F/G) (p<0.05) compared to the controls. The levels of MDA significantly increased (p<0.05), and the contents of GSH and the activities of SOD, CAT, GPx, GR and GST significantly decreased (p<0.05) in the pigs fed 30 mg As/kg diet. The results indicated that the mechanism of arsenic-induced oxidative stress in growing pigs involved lipid peroxidation, depletion of glutathione and decreased activities of some enzymes, such as SOD, CAT, GPx, GR and GST, which are associated with free radical metabolism.
Inorganic arsenic (iAs) is a toxic metalloid found ubiquitously in the environment. In humans, exposure to iAs can result in toxicity and cause toxicological manifestations. Arsenic trioxide ($As_2O_3$) has been used in the treatment for acute promyelocytic leukemia. The kidney is the critical target organ of trivalent inorganic As ($iAs^{III}$) toxicity. We examine if oral administration of astaxanthin (AST) has protective effects on nephrotoxicity and oxidative stress induced by $As_2O_3$ exposure (via intraperitoneal injection) in rats. Markers of renal function, histopathological changes, $Na^+-K^+$ ATPase, sulfydryl, oxidative stress, and As accumulation in kidneys were evaluated as indicators of $As_2O_3$ exposure. AST showed a significant protective effect against $As_2O_3$-induced nephrotoxicity. These results suggest that the mechanisms of action, by which AST reduces nephrotoxicity, may include antioxidant protection against oxidative injury and reduction of As accumulation. These findings might be of therapeutic benefit in humans or animals suffering from exposure to $iAs^{III}$ from natural sources or cancer therapy.
Mackinawite (FeS), as a ubiquitous reduced iron mineral, is known as a key controller of redox reactions in anaerobic subsurface environment. The reaction of FeS with redox-sensitive toxic element such as arsenic is substantially affected by pH conditions of the given environments. In this study, the interaction of As(V) with FeS was studied under strict anaerobic conditions with various pH conditions. The pH-dependent arsenic removal tests were conducted under wide ranges of pH conditions and X-ray absorption spectroscopy (XAS) was applied to investigate the reaction mechanisms under pH 5, 7, and 9. The removal efficiency of FeS for As(V) showed the higher removal of As(V) under low pH conditions and its removal efficiency decreased with increasing pH, and no As(V) reduction was observed in 1 g/L FeS solution. However, XAS analysis indicated the reduction of As(V) to As(III) occurred during reaction between FeS and As(V). The reduced form of As(III) was particularly identified as an arsenic sulfide mineral (As2S3) in all pH conditions (pH 5, 7, and 9). As2S3 precipitation was more pronounced in pH 5 where the solubility of FeS is higher than in other pH conditions. The linear combination fitting results of XAS demonstrated that As(V) removal mechanism is concerted processes of As2S3 precipitation and surface complexation of both arsenic species.
토양 내 미생물 군집의 변화가 비소 용출에 미치는 영향을 파악하기 위해 비소 오염 토양(F1, G7, G10)을 대상으로 실험을 수행하였다. 실험은 혐기적 조건에서 비소 오염 토양을 ① BAC: 멸균토양 + Bacillus fungorum, ② IND: 토착균 토양, ③ MIX: 토착균 토양 + B. fungorum으로 나누어 혐기적 조건에서 유산염을 탄소원으로 하여 7주간 배양하였다. 실험 결과, 토착균 군집이 존재하는 IND와 MIX에서 BAC에 비하여 높은 함량의 비소가 용출되었으며, pH가 높은 G10 토양에서 F1과 G7 토양에 비해 비소 용출량이 월등히 높았다. G10 토양의 경우, 다른 토양과 달리 용출된 비소 중 As(III) 함량의 비율이 낮았다. 이러한 결과는 토양에 따라 상이하게 나타나는 미생물 군집의 차이에 기인할 수도 있다. IND와 MIX는 7주차에 이르러 미생물의 다양성이 크게 감소하였으며 실험 조건에 적응한 Eubacteriales 및 Bacillales 등의 우점목이 번성하였다. F1 토양의 7주차 MIX에서는 Bacteroidales, G7 토양의 7주차 IND와 MIX에서는 Rummelibaciilus가 번성하였다. G10 토양의 IND와 MIX에서는 Enterobacterales가 우점목 중 하나를 차지하였다. 현재로서는 미생물 군집의 변화가 비소의 지구화학적 거동에 어떠한 메커니즘으로 영향을 미치는지에 관한 정보가 부족하나, 이러한 결과는 토양 내 마이크로바이옴이 비소의 용출을 조절하는 요인 중 하나로 기능할 수 있음을 나타낸다.
Nam, Sang-Ho;Cheng, John;Mindak, William R.;Capar, Stephen G.
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제27권6호
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pp.903-908
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2006
Various extraction procedures were investigated using reference materials and samples to evaluate extraction efficiency and effectiveness. Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) was used to measure total arsenic and to quantitate arsenic species when coupled to an HPLC (high pressure liquid chromatography). Arsenic species were extracted from rice flour (NIST SRM 1568a) with water/methanol mixtures using accelerated solvent extraction (ASE). Total arsenic extraction efficiency ranged from 42 to 64%, for water and various methanol concentrations. From spinach (NIST SRM 1570), freeze-dried apple, and rice flour (NIST SRM 1568a), arsenic species were extracted with trifluoroacetic acid (TFA) at 100 ${^{\circ}C}$. Total arsenic extraction efficiency was 90% for spinach, 75% for freeze-dried apple, and 83% for rice flour. Enzymatic extraction with alpha-amylase and sonication resulted in extraction efficiency of 104% for rice flour, 98% for freeze-dried apple, and 7% for spinach. Chromatograms of arsenic species extracted by the optimum extraction methods were obtained, and the species were quantified. Arsenite (As(III)), arsenate (As(V)), dimethylarsinic acid (DMA), and monomethylarsonic acid (MMA) were found in the apple sample, and DMA and As(V) in the rice flour sample. As(V) and MMA were found in three herbal dietary supplement samples.
Jalaludeen, Abdulkadhar Mohamed;Lee, Ran;Lee, Won Young;Kim, Dong Hoon;Song, Hyuk
Reproductive and Developmental Biology
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제38권3호
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pp.107-114
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2014
Oral exposure of humans by excess amounts of arsenic may cause disturbances of the reproductive system. In the present study, such exposure was modelled in rats, with the support of sperm principal parameters and histopathological observations. Male Sprague-Dawley rats were randomly divided into three groups where the group I was served as a normal control, group II was received sodium meta-arsenite as arsenic (10 mg/kg b.w/day) and a combination of sodium meta-arsenite and sodium selenite (3 mg/kg b.w/day) in group III. After 6 weeks, there was no significant change in testis weight and in total motility of all the three experimental groups, whereas, rapid moving spermatozoa, moderately moving spermatozoa and slow moving spermatozoa were significantly decreased in arsenic treated rats as compared to control rats. The other sperm principal parameters like progressiveness, average path velocity, straightness linear velocity (VSL), curvilinear velocity (VCL), straightness, linearity sperm head elongation ratio, area, linearity amplitude of lateral head department (ALH) and beat cross frequency (BCF) were found to be reduced in arsenic intoxicated rats. These results are not correlated with the histological studies. On oral administration of selenium ameliorated the adverse effects of arsenic as compared to arsenic alone treated rats. Our findings clearly demonstrate that administration of selenium could prevent some of the deleterious effects of arsenic in the testis.
Lee, Kyo Suk;Shim, Ho Young;Lee, Dong Sung;Chung, Doug Young
한국토양비료학회지
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제48권2호
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pp.73-80
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2015
Arsenic which is found in several different chemical forms and oxidation states and causes acute and chronic adverse health effects is a toxic trace element widely distributed in soils and aquifers from both geologic and anthropogenic sources. Arsenic which has a mysterious ability to change color, behavior, reactivity, and toxicity has diverse chemical behavior in the natural environment. Arsenic which has stronger ability to readily change oxidation state than nitrogen and phosphorus due to a consequence of the electronic configuration of its valence orbitals with partially filled states capable of both electron donation and acceptance although the electronegativity of arsenic is greater than that of nitrogen and similar to that of phosphorus. Arsenate (V) is the thermodynamically stable form of As under aerobic condition and interacts strongly with solid matrix. However, it has been known that adsorption and oxidation reactions of arsenite (III) which is more soluble and mobile than As(V) in soils are two important factors affecting the fate and transport of arsenic in the environment. That is, the movement of As in soils and aquifers is highly dependent on the adsorption-desorption reactions in the solid phase. This article, however, focuses primarily on understanding the fate and speciation of As in soils and what fate arsenic will have after it is incorporated into soils.
철 (산수)산화물은 높은 반응성과 큰 비표면적 등의 특성을 갖는 이차광물로서 환경관련 산업이나 연구에서 무기 및 유기 오염물질들을 효과적으로 제거할 수 있는 수착제로 널리 활용되어 오고 있다. 이러한 철 (산수)산화물들 중에서 침철석(${\alpha}$-FeOOH)은 지중에서 가장 많이 분포하고 안정된 광물로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 침철석을 이용하여 비소를 제거하는데 있어서 주요한 기작인 흡착반응에 대하여 알아보았다. 순수한 침철석을 얻기 위하여 실험실에서 합성하였으며, 침철석의 다양한 광물학적, 물리화학적 특성들을 분석하여 비소와의 흡착반응을 해석하는데 이용하였다. 그리고 비소의 화학종별 침철석에 대한 흡착특성을 비교하기 위하여 흡착 등온식을 얻기 위한 평형흡착실험, pH에 따른 흡착실험, 흡착반응속도 실험 등을 수행하였다. 합성된 침철석의 영전하점(point of zero charge, PZC)은 7.6으로 다른 철 (산수)산화물들에 비해서 상대적으로 약간 높은 값으로 측정되었다. 침철석의 비표면적은 $29.2\;m^2/g$으로 다른 철 (산수)산화물들에 비해 비교적 낮게 나타나서 흡착력이 다소 떨어질 것으로 예상되었다. 침철석에 대한 친화도는 3가 비소(아비산 이온)가 5가 비소(비산 이온)보다 훨씬 더 커서 동일한 pH 조건에서 3가 비소가 5가 비소보다 침철석에 많이 흡착되는 것으로 조사되었다. pH에 따른 비소 화학종별 흡착특성을 살펴보면 3가 비소는 중성의 pH 범위(7.0~9.0)에서 가장 높은 흡착을 보였으며, 산성 또는 염기성 pH 조건에서는 흡착량이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 5가 비소의 경우에는 낮은 pH 조건에서 가장 흡착이 잘 일어났으며 pH가 증가함에 따라서 흡착은 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 거시적인 현상은 pH에 따라서 각 비소종의 화학적 존재형태와 침철석의 표면 전하가 변하기 때문에 발생하는 정전기적인 작용에 의한 것으로 생각된다. 침철석과 비소와의 흡착반응속도를 가장 잘 모사하는 반응속도 모델은 parabolic diffusion 모델인 것으로 평가되었으며, 회귀 분석 결과 5가 비소가 3가 비소보다 반응속도상수가 크게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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