DESARROLLO

1. Historia

El arsénico ha sido uno de los elementos tristemente más mencionados durante la edad media e incluso moderna, aunque fuera conocido antes por chinos, romanos, griegos y todavía antes, por los babilonios. El arsénico proviene de la palabra griega "arsenikon". Desde la antigüedad en el 1500 a.C. libros de vedas o de la ciencia de la vida, hacia referencia a venenos minerales como el arsénico.

En la historia romana el veneno mas utilizado fue el arsénico; Locusta fue una esclava que habiendo sido condenada a muerte, se le conmutó la pena para que trabajara como envenenadora para el estado y era la experta proveedora a la realeza de las dosis de arsénico necesarias para eliminar a quien les estorbara. Dioscórides, médico de Nerón del siglo I d. C. es el primero en rebautizarlo como ARSENIKÓS, refiriéndose a lo que más tarde sería el arsénico rojo. Mitrídates El Grande, rey de Ponto, se le conoció por su inmunidad a base de tomar pequeñas cantidades de los mas diversos tipos de venenos conocidos, gracias a ello fue capaz de sobrevivir a diferentes complots en su contra y en su honor posteriormente se creo el termino Mitridatismo (intoxicación crónica con arsénico)

En la historia del renacimiento, Toffana envenenó a más de 600 personas, entre ellos varios papas, con el Acqua de Toffana hecha a base de arsénico y cantáridas, otra composición similar a base de arsénico era el Acqueta de Peruzzia. Otra envenenadora famosa fue Hyeronyma Spara por su especialidad de instruir y proveer de venenos discretos y adecuados a las esposas que tenían maridos incómodos para convertirlas en viudas

En la edad moderna (I) La Marquesa de Brinvilliers y La Voisin, crearon los polvos de sucesión a base de arsénico, cuya finalidad era eliminar a alguien para heredar sus bienes o quitarlo de en medio para ascender o por venganza. La dificultad para comprobar el envenenamiento por arsénico u otras sustancias, explica la popularidad de los envenenadores

En la edad moderna (II) Marsh descubre un procedimiento para investigar arsénico en material de autopsia (1836) y se aplica por primera vez al proceso judicial de Madame Lafargue en 1842, que había asesinado con arsénico a varias personas, con este método se detecta cantidades pequeñísimas de arsénico y de esta manera se inició la química forense, y empezó a disminuir la impunidad de los envenenadores.

Simón Bolívar, murió el 17 de diciembre de 1830, por padecer tuberculosis, pero en esa época el arsénico era un remedio médico común y se especula que Bolívar se auto-recetó con éste

Actualmente la ciencia ha avanzado mucho, la química analítica es capaz de identificar y cuantificar casi cualquier sustancia desconocida en el material que se investiga. La tecnología ha creado instrumentos analíticos sofisticados capaces de detectar cantidades pequeñísimas de cualquier veneno. Entre los más comunes están los cromatógrafos y la espectroscopía de masas o alguna combinación de ambos

2. Epidemiologia

1978 España: unas 200 intoxicaciones con varias muertes en Extremadura (comunidad española) producidas por la adición de arseniato sódico a un vino para controlar la acidez.

1984 Chile: la ruptura de la balsa minera de la multinacional Boliden arrojo 19.500 toneladas de residuos tóxicos (cadmio, arsénico, mercurio y plomo), en la ciudad de Arica y contaminaron a 15.000 familias causando el envenenamiento de más de 500 niños en una zona pobre de la localidad.

1998 Bangladesh-India: millones de personas han estado consumiendo durante años, agua contaminada por trióxido de arsénico, de origen natural, procedente de pozos subterráneos que fueron excavados hace décadas y que hasta el momento se consideraban seguros. La aparición de afectación cutánea típica de la intoxicación arsenical y el cáncer de piel, se han puesto de manifiesto en un número elevado de personas, junto con una elevada incidencia de alteraciones hepáticas. Otros tipos de cáncer están mostrando una alta asociación con el consumo de arsénico. Se conocen otros episodios de hidroarsenicismo de origen geológico en Córdoba (Argentina), Taiwan, Chile y Nicaragua.

2011 Vietnam: Millones de personas en el Sudeste Asiático se enfrentan a una contaminación del agua que beben por arsénico, el veneno “sin compasión” que va matando lentamente. Más de un cuarto de los pozos de agua en el delta del Río Colorado en Vietnam contienen niveles inseguros de arsénico que pueden provocar el envenenamiento crónico generando acumulación en la piel, el pelo y las uñas, lo que produce coloración en la piel, hipertensión y disfunciones neurológicas. También puede causar cáncer en la piel, los pulmones, la vejiga y los riñones.

3. Propiedades Fisicoquímicas

4. Clasificación

Existen tres grandes grupos de clasificación del Arsénico (As):

Símbolo As

Clasificación Grupo 15 (Grupo del Nitrogeno) Semi-metal

Número atómico 33

Punto de Fusión (ºC) 817

Punto de Ebullición (ºC) 613 (sublima)

Densidad (g/cm3) 5,73 a 14 ºC

Solubilidad en el agua(g/L) insoluble

Estructura cristalina romboédrica o trigonal

Color Gris.

a) Compuestos de arsénico inorgánicob) Compuestos de arsénico orgánicoc) Gas arsina y arsinas sustituidas

Trivalente (As3) Pentavalente (As5)

Inorgánico

Trióxido de arsénicoÁcido arseniosoArsenito sódicoTricloruro de arsénico

Pentóxido de arsénicoÁcido arsénicoArseniato de plomoArseniato de calcio

Orgánico Arsfenamina Arsanilato de sodio

Las sales inorgánicas son mucho más tóxicas que las orgánicas, y más solubles. El 70% del arsénico ingerido proviene de los alimentos, en cuyo caso, generalmente se trata de derivados menos tóxicos. El 29% proviene del agua y el 1% del aire que respiramos, donde se halla en la forma inorgánica, soluble.

Arsénico ElementalSe utiliza en aleaciones con el fin de aumentar su dureza y resistencia al calor, como en las aleaciones con plomo para la fabricación de municiones y de baterías de polarización. También se utiliza para la fabricación de ciertos tipos de vidrio, como componente de dispositivos eléctricos y como agente de adulteración en los productos de germanio y silicio en estado sólido

a) Compuestos InorgánicosSe pueden encontrar diversas cantidades de esta forma arsénico venenoso (toxico) en: aguas superficiales y subterráneas (fuentes de arsénicos en agua subterráneas residuos mineros, industriales, pesticidas arsenicales), naturalmente en los materiales geoecológicos suelos, rocas, materiales acuíferos.

TRIVALENTES El tricloruro de arsénico (AsCl3): se utiliza en la industria cerámica y en la

fabricación de arsenicales con contenido de cloro. El trióxido de arsénico (As2O3) o arsénico blanco: Se utiliza en la purificación de

gases sintéticos y como materia prima para todos los compuestos de arsénico. También se utiliza como conservante de cuero y madera, como mordente en la industria textil, como reactivo en la flotación de minerales y para la decoloración y refinamiento en la fabricación del vidrio.

El arsenito cálcico[Ca(As2H2O4)] y elacetoarsenito cúprico (considerado generalmente como Cu(COOCH3)2 3Cu(AsO2)2) son insecticidas. El acetoarsenito cúprico se utiliza también en la fabricación de pinturas para barcos y submarinos.

El arsenito sódico (NaAsO2) se utiliza como herbicida, como inhibidor de la corrosión y como agente de secado en la industria textil.

El trisulfuro de arsénico: Es un componente del cristal de transmisión de infrarrojos y un agente para eliminar el pelo en el curtido de las pieles. También se utiliza en la fabricación de material pirotécnico y de semiconductores.

PENTAVALENTES El ácido arsénico (H3AsO4·½H2O): se utiliza en la fabricación de arsenatos, de

vidrio y en los procesos de tratamiento de la madera. El pentóxido de arsénico(As2O5) se utiliza como herbicida y conservante de la

madera, así como en la fabricación de vidrio coloreado. El arseniato cálcico (Ca3 (AsO4)2) se emplea como insecticida.

b) Compuesto de Arsénico OrgánicoCompuestos de arsénico que contienen carbono. Estos compuestos se encuentran principalmente en organismos marinos, aunque algunos también se han localizado en especies terrestres. Entre estos tenemos:

El ácido cacodílico ((CH3)2AsOOH) se utiliza como herbicida y defoliante. El ácido arsanílico (NH2C6H4AsO(OH)2) se utiliza como cebo para saltamontes. En

los organismos marinos como los camarones y los peces se encuentran compuestos de arsénico orgánico en concentraciones correspondientes a una concentración de arsénico de 1 a 100 mg/kg. Este arsénico está compuesto principalmente por Arsenobetaina y arsenocolina, compuestos de arsénico orgánico de baja toxicidad. La exposición a dosis elevadas de compuestos de arsénico inorgánico puede producirse como una mezcla de inhalación e ingestión o como resultado de accidentes en industrias en las que se manejan grandes cantidades de arsénico (por ejemplo, trióxido de arsénico).

c) Gas de Arsina y Arsinas SustituidasEl gas arsina se utiliza en la síntesis orgánica y en el proceso de componentes electrónicos en estado sólido. El gas arsina también se puede generar inadvertidamente en procesos industriales en los que se forma hidrógeno naciente cuando existe arsénico presente. Las arsinas sustituidas son compuestos arsenicales orgánicos trivalentes que, dependiendo del número de grupos alquilos o fenilos que tengan unidos al núcleo de arsénico, se conocen como arsinas mono, bi o trisustituidas. La dicloroetilarsina (C2H5AsCl2) o etildicloroarsina es un líquido incoloro de olor irritante y se desarrolló como posible arma química.

La dicloro(2-clorovinil-)arsina (ClCH:CHAsCl2) o clorovinildicloroarsina (lewisita) es un líquido de color verde oliva con un olorsimilar al germanio. Se desarrolló como posible arma química,aunque nunca llegó a utilizarse. Se desarrolló asimismo el agentedimercaprol o antilewisita británica (BAL) como un antídoto.

La dimetilarsina (CH3)2AsH o cacodil hidruro y la trimetilarsina(CH3)3As) o trimetilarsénico son líquidos incoloros. Estos dos agentes se producen tras la transformación metabólica de los compuestos de arsénico en bacterias y hongos

La mayoría de los compuestos inorgánicos y orgánicos de arsénico son polvos de color blanco que no se evaporan. No tienen olor y la mayoría no tiene ningún sabor especial. Por esta razón, generalmente no se puede saber si están presentes en los alimentos, el agua o el aire.

4) Usos y Fuentes de Exposición

En el entorno natural, el arsénico está presente en cantidades bastante abundantes en la corteza terrestre y en cantidades más reducidas en la roca, el suelo, agua y el aire. Está presente en numerosos minerales. Alrededor de un tercio del arsénico presente en la atmósfera proviene de fuentes naturales, por ejemplo de los volcanes, y el resto proviene de actividades humanas. Cuando hay contaminación geológica natural, se pueden encontrar altos niveles de arsénico en el agua de bebida que proviene de pozos profundos.

Algunos procesos industriales tales como la minería, la fundición de metales o las plantas eléctricas de carbón contribuyen a que haya arsénico en aire, agua y suelo. El uso de arsénico en algunos pesticidas agrícolas y en algunos productos químicos que sirven para conservar la madera, también resulta en contaminación ambiental.

Cuando procedimientos industriales o actividades volcánicas emiten arsénico a la atmósfera, el arsénico se une a partículas que el viento transporta y que vuelven a caer al suelo. Los microbios presentes en suelos y sedimentos también emiten a la atmósfera sustancias que contienen arsénico.

Las diferentes fuentes contaminantes se pueden clasificar en laborales, alimentarias y medicamentosas.

Laborales: Colorantes (vidrio, cerámica), metalúrgica (aleación con otros metales, impureza de diversos metales), fabricación y utilización de insecticidas, herbicidas y fungicidas, curtidos, etc.

Alimentarias: Agua (arsenicismo endémico de origen hídrico) debido al alto contenido de arsénico en el agua de consumo de diversas zonas en el mundo (Andes, India, Taiwán, África del Norte, etc.). El marisco puede contener concentraciones elevadas de compuestos orgánicos de arsénico (menor toxicidad que los compuestos inorgánicos).

Medicamentosas: Compuestos pentavalentes de arsénico (arsenobenzoles) se pueden utilizar en el tratamiento de parasitosis como la tripanosomiasis gambiense o la rodhesiense.

Los derivados del arsénico se utilizan con diferentes finalidades, como puede ser:

La preservación de madera. En fundiciones de cobre, plomo, zinc, estaño y oro. En la industria microelectrónica, del vidrio y de pigmentos. En la síntesis de fármacos veterinarios, especialmente antiparasitarios

pentavalentes. Como arma química vesicante en conflictos bélicos o casos de terrorismo, como

por ejemplo la lewisita Homicida: el arsénico es el veneno más usado, debido a que no presenta

propiedades organolépticas (no tiene sabor, pero presenta olor a almendra), es fácil de adquirir y sus efectos son similares a los de infecciones gastrointestinales sin importancia.

Accidental Anatomía Patológica: El arsénico contribuye a una buena conservación

del cadáver, produciendo una momificación en muertes rápidas o una putrefacción acelerada en caso de muertes lentas.

5. Mecanismo de Acción

El arsénico es un elemento que tiene gran afinidad por el azufre. Al penetrar en las células, se une al azufre del ácido lipoíco que contiene un ciclo pentagonal de carbonos con dos azufres, transformándolo en un ciclo hexagonal, puenteando los dos azufres, interfiriendo de esta forma en la acción de los grupos tiol –SH, esta reacción inhibe la enzima Piruvato-deshidrogenasa por bloqueo de los grupos SH del ácido lipoíco (cofactor necesario para la actividad enzimática) y por tal razón se interrumpe el Complejo Multi-enzimático de La Piruvato Deshidrogenasa, no se produce el Acetil Coenzima A necesario para el Ciclo de Krebs, y se impide la Respiración Celular y la Fosforilacion Oxidativa

Además el arsénico al unirse a los grupos tiol -SH de las proteínas, deforma su estructura y altera en muchos casos las membranas celulares hasta modificar su permeabilidad. A consecuencia de ello se produce una fuerte variación de las concentraciones iónicas de sodio y potasio, alterando el estímulo nervioso. Por eso algunos síntomas de su intoxicación son muy parecidos a los de ciertas enfermedades que desacoplan las concentraciones iónicas. Otras veces se asemejan a los estados carenciales de vitamina B1 (tiamina).

Y Es capaz de suplantar el fosforo en los fosfatos, formando enlaces As-O, menos energéticos. En la glucolisis, la reacción de oxidación del Gliceraldehído 3-Fosfato en 1-3 Bifosfoglicerato catalizada por la enzima Gliceraldehído 3-Fosfato Deshidrogenasa, se ve afectada por la presencia de arseniato, ya que este competirá con el Fosfato inorgánico para producir 1-arseno-Fosfoglicerato que se hidroliza en forma espontanea para dar 3-Fosfoglicerato y calor, sin generar ATP y de esta manera desacoplar la oxidación y fosforilación, base energética de la actividad humana.

6. Toxicocinética

Absorción: Los compuestos arsenicales se absorben a través de las vía digestiva, respiratoria y cutánea. Los compuestos orgánicos de arsénico se absorben mejor que los inorgánicos y los pentavalentes (As5) más que los trivalentes (As3).

Distribución: La vida media del arsénico en el organismo es de unas 10 horas, aunque se puede detectar arsénico en orina, hasta el décimo día después de la exposición. Se distribuye en todo el organismos especialmente en el hígado, riñón, tracto digestivo, bazo, hueso, en estos órganos se fija a los grupos sulfhidrilo o thioles de las proteínas tisulares e inhibe diversos mecanismos enzimáticos siendo uno de ellos la fosforilación oxidativa, fijándose también a la piel, uñas y cabello (mediante grupos -SH unidos a queratina). Atraviesa la placenta (y se fija a ella), por lo que puede afectar al feto.

Metabolismo: se metila a monometilarsínico y dimetilarsínico

Excreción : La vía principal de eliminación es la urinaria (donde en la orina se puede detectar hasta 10 días tras el cese del contacto), pero también por las heces, el sudor, la piel descamada, pelo, uñas y la leche materna.

7. Riesgos Toxicológicos

El arsénico transportado por el aire es en gran parte oxido de arsénico trivalente, pero el deposito en las vías respiratorias y la absorción a partir de los pulmones depende del tamaño de las partículas y de la forma química

Inhalación: El producto y sus compuestos se absorben muy fácilmente por vía respiratoria, cutánea y digestiva. Los compuestos trivalentes son muchos más tóxicos que los compuestos pentavalentes y que el propio producto puro. Producen irritación del tracto respiratorio de las mucosas, pudiendo llegar a perforarse el tabique nasal, polineuritis y anemia. Son atacados el hígado, el riñón y el tejido sanguíneo, produciéndose incluso trastornos cardiovasculares. La inhalación de bajas concentraciones puede causar envenenamiento sistemático. Los síntomas son tos, disnea, dolores torácicos, caída del cabello, rinitis, laringitis, aparición de bandas blancas transversales en las uñas, etc.

Piel: El producto y sus compuestos se absorben también a través de la piel, pudiendo causar intoxicaciones sistémicas por contacto repetido, con los mismos síntomas descritos por inhalación. Algunos de los compuestos son fuertemente irritantes para el tejido cutáneo, dando ulceraciones y dermatitis, así como trastornos de pigmentación, queratitis, etc. Los síntomas son: enrojecimiento y fuerte irritación por placas en las zonas afectadas.

Ojos: Se producen irritaciones de las mucosas oculares, con graves quemaduras según el tipo de compuesto (tricloruro de arsénico) Puede ser afectado el nervio óptico, llegando a producir ceguera. Los síntomas son: enrojecimiento, conjuntivitis y fuerte escozor e incluso dolor.

Ingestión: Es la vía de absorción más rápida. En el caso de dosis importantes, la muerte se produce rápidamente, por una caída de tensión y choque anúrico. Para dosis pequeñas se produce un envenenamiento sistémico con irritación de las mucosas del tracto digestivo (rinitis, laringitis, estomatitis, etc.) trastornos cardiovasculares, hepatitis, hepatonefritis, polineuritis periférica, etc. Los síntomas son: dolores abdominales, caída del cabello, bandas blanquecinas en las uñas, pudiendo incluso producirse vómitos y diarreas hemorragias en los casos graves.

8. Manifestaciones clínicas de la intoxicación Aguda y Crónica

Intoxicación aguda:

Estos síntomas aparecen por lo general a los 30 min después de la exposición y evolucionan con rapidez.

Síntomas digestivos (entre 1 y 12 horas tras el contacto): Aliento aliáceo (con olor a ajo). Queilitis urente Nauseas y vómitos Anorexia Dolor abdominal cólico Diarrea coleriforme Disfagia Pirosis Hepatomegalia

Síntomas cardiovasculares : Deshidratación Sed intensa Hipotensión Arritmias Miocardiopatía congestiva.

Síntomas cutáneo-mucosos : Por contacto local: Irritación, formación de vesículas y desprendimientos de piel. Por distribución sistémica: exantema, líneas de Mees en las uñas (Que pueden

durar semanas a meses).

Síntomas neurológicos : Cefalea, letargia, fiebre, convulsiones, coma. Parestesias y disfunciones motoras a los 10 días del contacto Perdida de la sensibilidad del sistema nerviosos periférico, que consta de

degeneración walleriana de axones (reversible)

Síntomas renales : Proteinuria. Hematuria. Necrosis tubular aguda.

Síntomas hematológicos : Anemia hemolítica Leucopenia en particular granulocitopenia (reversible)

Intoxicación crónica:

La exposición con arsénico por tiempo prolongado, ya sea por el consumo continuado de agua contaminada o por el trabajo con dicha sustancia produce arsenicismo.

Esta enfermedad produce una afectación multi-sistémica:

Síntomas digestivos : Nauseas y vómitos. Dolores abdominales de tipo cólico. Diarreas leves. Lesiones degenerativas del hígado, como cirrosis o carcinoma hepático Ascitis

Síntomas cutáneos : Eritemas. Pápulas. Ulceras. Hiperqueratosis palmoplantar. Verrugas. Hiperpigmentacion y epiteliomas. Enfermedad del pie negro (fenómeno de Raynaud- Necrosis).

Síntomas Neurológicos Hipersensibilidad muscular Desmielinizacion de fibras nerviosas de axones largos

Lesiones cardiacas y vasculopatías periféricas. Perforación de tabique nasal, cuando es por inhalación. Cáncer de pulmón.

9. Concentración Ambiental Permisible

Organismo/Norma Énfasis Nivel Comentarios

COVENIN 2253:2001 Aire-Lugar de trabajo 0.01 mg/m3 (arsénico)0.05 ppm (Arsina)

CAP

ACGIH Aire-Lugar de trabajo 10 ug/m3 CAP

NIOSH Aire-lugar de trabajo 2 ug/m3 PEL

EPA Agua- agua de bebida 10 ppb

Nivel máximo de contaminante en los suministros públicos

de agua potable

OMS Agua- agua de bebida 0.01 mg/LNMC en los

suministros públicos de agua potable

FDA Alimentos 0.5-2 ppb

Aplicable a animales tratados con

medicamentos veterinarios

COVENIN: Comisión Venezolana de Normas Industriales ACGIH: Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales NIOSH: Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional EPA: Agencia de Protección del Medio Ambiente OMS: Organización Mundial de la Salud FDA: Administración de Alimentos y Drogas de EE. UU.

CAP: Concentración Ambiental Permisible en una jornada laboral normal de 8 horas, o una semana laboral de 40 horas. Casi todos los trabajadores pueden estar expuestos a estas concentracionesPEL: Limite de exposición permisible que puede estar expuesto un trabajador durante una jornada laboral de 8 horas.

Dosis toxica:

La dosis letal para el trióxido de arsénico es de unos 120 mg y para los compuestos orgánicos oscilan entre 0.1 y 0.5 g/Kg.

10. Tratamiento y Prevención

Tratamiento:

Evaluar y mantener las funciones vitales. Mantener la vía aérea permeable. Asegurar una buena ventilación. Descontaminación dérmica: Lavar el insecticida arsenical de la piel y el cabello con

abundante cantidad de agua y jabón. Enjuague la contaminación ocular con agua clara.

Descontaminación gastrointestinal: Si el insecticida arsenical se ha ingerido dentro de la primera hora del tratamiento, se deberá considerar la descontaminación gastrointestinal.

Fluidos Intravenoso: Administrar para restaurar la hidratación adecuadamente, mantener el flujo urinario y corregir el desbalance de electrolitos.

Monitoreo cardiopulmonar: monitorear el estado cardiaco por ECG para detectar arritmias ventriculares incluyendo intervalos Q-T alargados y taquicardia ventricular y miocardiopatía.

Terapia con Quelantes: Los quelantes son el tratamiento específico de la intoxicación por arsénico.

Actualmente, el antídoto empleado en el envenenamiento con arsénico es una sustancia llamada dimercaprol, más conocido como BAL ( Bristish-Anti –Lewisite, por su uso contra la intoxicación con lewisita). Ésta contiene en su molécula átomos de azufre que tienen mayor afinidad con el arsénico que el azufre de las enzimas. De esta manera, lo atrapa, libera a la enzima y permite que ésta realice nuevamente sus funciones vitales.Es más útil para prevenir la unión del arsénico a enzimas que para revertir sus efectos, por lo que su uso debe ser precoz. Está indicado en casos de exposición grave que cumpla alguno de los siguientes criterios: Arsénico en plasma >70 ug/L. Arsénico en orina>200ug/L. Ingesta de cantidad desconocida. Ingesta >120mg de trióxido de arsénico.

Prevención:

Para prevenir la intoxicación con arsénico se debe tener en cuenta:

El almacenamiento de manera segura para el arsénico. Tratar de consumir pocas cantidades de peces, mariscos. Evitar el tratamiento con aguas arsenicales ya que podría conducir a una

intoxicación. Mantener la exposición a niveles muy inferiores a los aceptados, contar con un

programa de determinación de As ambiental. Proporcionar a los trabajadores ropa de protección adecuada, botas protectoras y

equipo de protección respiratoria. Lavarse muy bien inmediatamente después de una exposición a As.