Arseenin kulkeutumisesta ympäristössä

Eri arseenimineraalien rapautumisherkkyys ja ympäristön happi- ja pH-olosuhteet vaikuttavat siihen, kuinka paljon arseeni liukenee kallio- tai maaperästä.

  • Arseenikiisu on herkempi rapautumaan kuin esimerkiksi kvartsi.
  • Kivien rikkominen ja murskaaminen lisäävät arseenin liukenemista. Tällöin syntyy uutta, tuoretta kivipintaa, joka alkaa rapautua ilman hapen ja sadeveden vaikutuksesta.
  • Maata kaivettaessa paljastetaan syvällä, usein vähähappisissa tai hapettomissa olosuhteissa olleita maamassoja. Maan pinnalla ne myös altistuvat sadevedelle, mikä edistää arseenin liukenemista.

Arseenin liukoisuus veteen lisääntyy olosuhteissa, joissa pH on poikkeuksellisen korkea tai hyvin alhainen. Olosuhteiden hapellisuus tai hapettomuus sekä raudan tai rikin läsnäolo vaikuttavat myös arseenin liukoisuuteen.

Arseeni esiintyy vesissä pääasiassa arseniittina (hapetuslukuHapetusasteella eli hapetusluvulla kuvataan sitä, kuinka monta elektronia atomi on luovuttanut tai vastaanottanut. Sitä ei voi mitata suoraan, vaan sen avulla tarkastellaan elektronien siirtymistä kemiallisissa reaktioissa. Hapetusluku voi vaikuttaa huomattavasti alkuaineen ominaisuuksiin. Arseeni esiintyy hapettavissa oloissa tavallisimmin viiden arvoisena arsenaattina (yleisimmin H2AsO4- ja HAsO42-) ja pelkistävissä oloissa tavallisesti kolmen arvoisena arseniittina (yleisimmin H3AsO30 ja H2AsO3-).+3) tai arsenaattina
(hapetuslukuHapetusasteella eli hapetusluvulla kuvataan sitä, kuinka monta elektronia atomi on luovuttanut tai vastaanottanut. Sitä ei voi mitata suoraan, vaan sen avulla tarkastellaan elektronien siirtymistä kemiallisissa reaktioissa. Hapetusluku voi vaikuttaa huomattavasti alkuaineen ominaisuuksiin. Arseeni esiintyy hapettavissa oloissa tavallisimmin viiden arvoisena arsenaattina (yleisimmin H2AsO4- ja HAsO42-) ja pelkistävissä oloissa tavallisesti kolmen arvoisena arseniittina (yleisimmin H3AsO30 ja H2AsO3-).+5). Arseenin monimuotoisesta esiintymistavasta johtuu, että sen poistaminen vedestä on teknisesti vaativaa.

Kiintoaineksen mukana kulkeutuva arseeni voi kerrostua saostumien tavoin esimerkiksi purojen pohjalle. Olosuhteiden muuttuessa saostunut arseeni voi muuntua uudelleen liukoiseksi ja lähteä liikkeelle veden mukana.

Eheän kallioperän alueella kalliopohjaveden määrä ja liikkuvuus on vähäistä. Tällöin myös arseenin kulkeutuminen pohjaveden mukana on vähäistä. Ruhjevyöhykkeillä kalliopohjaveden kulkeutuminen on merkittävämpää.

Kiviainestuotannossa arseenin kulkeutumisen kannalta olennaista on myös mahdollinen ilman kautta syntyvä altistus. Arseenia voi olla sitoutuneena ilman pölyhiukkasiin. Mikrobit voivat tuottaa arseeniyhdisteitä ilmaan haihtuvassa muodossa, mutta näiden yhdisteiden määrät ovat erittäin pieniä ja yhdisteet muuntuvat nopeasti ilmakehässä. Tällaista biologista haihtumista on havaittu mm. tuliperäisillä lähteillä ja kaatopaikoilla. Kiviainestuotantoalueilla kaasumaisen arseenin määrä voidaan olettaa merkityksettömäksi. 
 

Arseeni- ja rautapitoinen vesi on purkautunut kivilouhoksen läheiseen puroon ASROCKS-hankkeen tutkimuskohteessa Nokialla.

Valokuva 3 Arto Pullinen (GTK). Arseeni- ja rautapitoinen vesi on purkautunut kivilouhoksen läheiseen puroon ASROCKS-hankkeen tutkimuskohteessa Nokialla. Suuri osa arseenista ja raudasta on saostunut hapettavissa olosuhteissa lähelle purkautumiskohtaa.