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수질 및 수생태계 환경기준

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비소
  비소는 원자번호 33, 주기율표 15족에 속하는 물질로 -3, 0, +3, +5의 원자가를 갖는다. 무취, 은회색 금속 광택성 결정체인 비소는 금속과 비금속 원소의 중간 형태인 메탈로이드(metalloid) 원소로서 평균 2mg/㎏의 농도로 지각에 널리 분포한다. 암석, 토양, 수주에 미량 존재하지만 풍화, 금속 채굴 제련, 화석 연료 연소, 살충제 사용 등 인간의 활동에 의하여 지역적으로 더 높은 농도를 나타내기도 한다. 환원상태에서 As(Ⅲ)이 주요 형태이고, 산화상태에서는 As(Ⅴ)가 일반적으로 안정한 형태를 띤다. 원소 상태의 비소는 물, 알칼리성에 녹지 않으나 질산에는 녹는다.

[01. 물질특성]

비소의 물질특성
물질명 CAS 분자식
(분자량)



(℃)



(℃)
비중 증기압
(mmHg)
용해도
(㏖/㎥)
헨리상수
(Pa-㎥/㏖)
Kow Koc BCF
(L/㎏)
Arsenic 7440-38-4 As(74.92) 817 - 5.727(14℃) 1 0.1 - - - 44

[02. 물질 화합물 특성]

비소의 물질 화합물 특성
물질명 CAS 분자식
(분자량)



(℃)



(℃)
비중 증기압
(mmHg)
용해도
(㏖/㎥)
헨리상수
(Pa-㎥/㏖)
Kow Koc BCF
(L/㎏)
Arsenic acid 7778-39-4 AsH3O4(141.95) 35.5 160 2.2(20℃) - - - - - -
특성 ※ 물질적 특성

백색의 반투명 결정체인 hemihydrate로만 존재하는 약산

물(302g/100cc, 12.5℃), 글리세롤에 잘 녹음

※ 화학적 특성

pH 7.0 또는 pH 9.6의 수용액에서 As(Ⅲ)는 1주일 내에 70~90%가 산화되나 pH 4.8에서는 25%가 산화됨. 상온에서 비소(Ⅲ)는 빠르게 산화되나 4℃에서는 거의 변하지 않음

강산화제이며, I-1]이온은 I-3]으로 산화시킴

수용액이 비소, 철, 알루미늄, 아연 등 화학적으로 활성인 금속과 접촉하면 독성 발생

가열되면 열분해되면서 비소 등의 독성흄 생성

Arsenic hydride 7784-42-1 AsH3(75.95) -117 -55 2.695
(기체)
1.689
(액체)
11000 - - - - -
특성 ※ 물질적 특성

마늘향의 무색 가스

300℃에서 분해

물(20g/100cc, 20℃), 에틸알코올, 알칼리에서 약간 녹으며, 클로로포름, 벤젠에서 녹음

※ 화학적 특성

강산화제, 염소, 질산 등과 혼합위험성(imcompatibility)이 있음

건조한 공기와 접촉하면 폭발할 수 있음

빛과 습기에 노출되면 분해되면서 흑색의 비소로 변함

가열되면 폭발적으로 중합반응 함

화재에 노출되면 푸르스름한 불꽃을 내면서 연소하고 삼산화비소 등의 독성물질이 생김

철제용기에서는 분해되므로 유리로 코팅된 용기에 저장

물에서 빠르게 가수 분해되어 비산과 수산화물 생성

Arsenic pentoxide 1303-28-2 As2O5(220.84) 315(분해) - 4.32 - - - - - -
특성 ※ 물질적 특성

백색의 무정형 덩어리 또는 분말

물(150g/100㎖, 16℃), 물(76.7g/100㎖, 100℃), 산, 알칼리, 알코올에 녹음

습기 존재 시, 금속에 부식성임

※ 화학적 특성

물과 서서히 결합하여 비산 생성

오플루오르화 브롬과 혼합물은 기온이 상승하면 점화될 수 있음

염화수소로부터 염소를 유리시킬 수 있는 산화제임

공기 중에 노출되면서 서서히 용해됨

가열되면 위험하고, 약 300℃에서 분해되고 증기는 산소와 삼산화비소로 분리됨

Arsenic acid Arsenic trioxide 1327-53-3 As2O3(197.84) 312.3 465 3.738 66.1(312℃) - - - - -
특성 ※ 물질적 특성

Arsenolite는 무취, 무색의 입방체

Clautetite는 무색의 단사정계 결정체

물(1.7 x 104㎎/ℓ, 16℃) 묽은 염산, 알칼리수산화물, 탄산염용액, 글리세린에 녹으나 알코올, 클로로포름, 에테르에는 거의 녹지 않음

습기 존재 시, 금속에 부식성임

※ 화학적 특성

서서히 가열되면 승화하지 않으나 빠르게 가열하면 193℃에서 융해되지 않고 승화됨

알칼리에서 용해되어 아비산염 생성

화재에 노출되면 삼산화비소, arsine 등의 독성흄 생성

탄닌산, 철수용액과 혼합위험성(incompatibility)있음

염소산염 나트륨과 혼합물은 가연성 물질이고, 플루오르화 수소와 백열반응 일으킴

할로겐류의 산과 접촉하여 휘발성과 독성을 가진 할로겐화물을 생성하고 산성용액에서 환원되면 고독성인 arcine 생성

Sodium arsenite 7784-46-5 AsO2Na(129.91) - - 1.87 - - - - - -
특성 ※ 물질적 특성

소금맛을 가진 백색 또는 회백색의 분말

물에 잘 녹으나 알코올에는 약간 녹음

※ 화학적 특성

흡습성이 있어 공기 중 이산화탄소 흡수

아비산염은 비소의 다른 형태보다 독성과 용해도가 큼

산화제, 아지드화 브롬과 혼합위험성(incompatibility)있음

수소가스는 무기비소와 반응하여 arsine 생성

가열되면 열분해되어 비소, 산화이나트륨 등의 독성흄 방출

용액은 공기 중의 산소에 의해 서서히 비산염으로 변하고, 건조한 상태에서는 공기중의 이산화탄소에 의해 분해됨

[03. 독성학적 특징]

비소의 독성학적 특징
발암성등급 발암분류 노출경로 유해영향 발암계수
(단위위해도)
RfD(RfC) 출처
A 발암성 섭취 피부암(사람) 1.5(㎎/㎏/day)-1 - IRIS(1998)
A 발암성 흡입 폐암(사람/남자) 0.0043(ug/㎥)-1 - IRIS(1998)
- 비발암성 섭취 과색소침착, 각화증, 혈관합병증(사람) - 0.0003(㎎/㎏/day) IRIS(1993)
1 발암성 - Flower's solution을 이용한 의학적 치료를 통해 피부암(사람) 발생
0.24g 비소를 섭취시킨 6개월간의 의학적 치료 후 간혈관육종, 대장암, 방광암, 수막종의 합병증 발생
- - IARC(1998)

[04. 국내외 사고사례]

비소의 국내외 사고사례
국가 사례
국내   2005년 국정감사 자료에 따르면, 화성 지정 폐기물 매립장 인근 지하수 검사정 10곳 가운데 8곳에서 비소가 기준치를 초과하여 검출되었다. 특히, 지하수 검사정 1곳에서는 뇌 장애나 암을 유발하는 비소가 기준치의 무려 51배나 검출되었다. 문제의 매립장은 지난 91년에도 포르말린 함유 폐수가 유출돼 화성 앞바다 어폐류를 폐사시키고 주민들의 피부질환과 기형 동물 출생 등의 환경사고를 발생시켜 사회적으로 큰 문제를 일으킨 바 있다.
영국   1990년과 1991년 15ppm의 비소가 함유된 맥주로 인해 6000명이 비소에 중독되었고 그 중 70여명이 사망하였다. 이는 맥주 발효원료인 포도당이 비소로 오염되어 있었기 때문이다. 포도당은 설탕이나 전분을 가수분해하여 제조되는데, 이때 사용되는 황산이 아비산을 함유하고 있어 결국 포도당에 비소가 혼입되었던 것이다. 또한 다량의 비소를 함유하고 있는 황철광을 사용하여 제조되었기 때문에 아비산이 황산에 함유되어 있었던 것이다.
일본   1995년 모리나가 유업주식회사의 도쿠시마 공장에서 만든 우유에 유질안정제로 사용된 제2 인산나트륨 속 비산나트륨이 함유되어 이를 마신 어린아이들에게 집단적으로 발병하였다. 이들 대부분은 열이 나고 식욕을 잃었으며 심하게 토하거나 설사를 할 뿐만 아니라 종기가 나거나 피부가 검게 변하는 증상을 나타내었고 임상적으로 빈혈과 간이 커지는 것을 발견하였다. 그 후에도 중독된 어린이들은 당시의 중독으로 인한 시력 저하, 난청, 학업 성적 불량, 뇌파 이상, 간질과 같은 발작, 두통, 현기증, 수족냉증 등의 후유증으로 고생하고 있음이 보고되었다.
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