Arzen patří mezi nejdéle známé prvky a jedovatost jeho sloučenin byla známa již v 5. stol. př. n. l. V přírodě se arzen vyskytuje jen zřídka jako ryzí, častěji se nachází ve sloučeninách se S, Se, Te, jako sulfosoli a arzenidy těžkých kovů Cu, Fe, Ni a Co, bývá i součástí organických látek. Tvoří také množství oxidických sloučenin, zejména arzenátů, které mají silný geochemický vztah k fosfátům a vanadátům. Arzen je získáván jako vedlejší produkt při zpracování rud Cu, Pb, Au a Ag, dříve i samostatně z arzenopyritu, auripigmentu, realgaru nebo enargitu.

Hlavním primárním zdrojem arzenu je arzenopyrit (v menší míře též löllingit, tennantit-tetraedrit, As-pyrit), stabilní v podmínkách pod úrovní podzemní vody. Ve vyšší nesaturované zóně dochází k jeho oxidaci. Vznikají sekundární arzeničnany, jejichž stabilita je závislá na geochemickém prostředí a jejich krystalové struktuře.


Zvětrávání arzenopyritu v oxidickém prostředí lze popsat následujícími rovnicemi:
2FeAsS + 7O2 + 6H2O => 2(FeAsO4 . 2H2O) + 2H2SO4
FeAsS + Fe2(SO4)3 + 4H2O + 3O2 => FeAsO4 . 2H2O + 2FeSO4 + 2H2O

Arzenopyrit zvětrává na skorodit, který se dále hydrolyzuje na Fe(OH)3 a H3AsO4; tato kyselina arseničná spolu se vzniklou kyselinou sírovou reaguje s jinými složkami haldového materiálu. Novotvořené arzeničnany a (arzeno)sírany jsou mnohdy málo stabilní, a tak se As opět může uvolňovat do roztoku. Rovněž vzniklý Fe(OH)3 zůstává v silně kyselém prostředí v rozpuštěné formě. Teprve při neutralizaci odtékajících roztoků dochází v určité vzdálenosti od zvětrávajícího arzenopyritu k vysrážení hydroxidu železitého a na něj se sorpcí a spolusrážením váže většina As (Skřivan 1996).

V oxidačním prostředí s Fe vstupuje As5+ při pH<2,5 také do minerálů jarositové skupiny (Savage et al. 2000), při vyšším pH je sorbován na Fe-minerály s velkým specifickým povrchem (Fukushi et al. 2003) - schwertmannit pH 2,5-6, ferrihydrit pH 6-8 (Bigham et al. 1996).

Ačkoli se arzen běžně vyskytuje v některých půdách, lidská činnost výrazně zvýšila kontaminace arzenu v životním prostředí (např. uvolňování během těžby, likvidace odpadu, špatným používáním některých pesticidů a herbicidů, stejně jako při výrobě chemikálii obsahujících As). Kontaminované půdy působí jako zdroj arzenu, který může být dále rozšiřován do životního prostředí a může nepříznivě působit na růst rostlin, živočichů a eventuálně i lidské zdraví (Duker et al. 2005).

Významný zdroj kontaminace arzenem lze spatřovat v rozpadu nerozpustných As-minerálů, arzenidů a sulfidů. V povrchových podmínkách je anorganický arzen postupně uvolňován jako As5+ nebo As3+; ty tvoří velkou škálu minerálů (Anthony et al. 2000, O´Day 2006). Nicméně většina arzenitanů a arzeničnanů není v půdě dlouhodobě stabilní . Arzen se může vyskytovat v řadě forem, jakou jsou např. nedokonale krystalické As-roztoky, minerály s velkým specifickým povrchem sorbující arzen a organické formy arzenu, především uhlovodíky a sloučeniny methylenu (Morin et Calas 2006).

Závažným problémem je přechod arzenu z čistě přírodních procesů do zóny antropogeneze. Těžbou a upravou nerostných surovin s vyšším podílem arzenu (arzen je v těchto případech nevítaným odpadem) vznikají velké kubatury důlních i upravárenských odpadů. Jejich interakce s povrchovými vodami (např. dešťové srážky) může vést k vymývání As do povrchových vod a vstupu arzenu do biogenních procesů. Na tyto procesy má zásadní vliv minerální složení (zejména přítomnost pyritu a pyrhotinu) a struktura suroviny, pH loužících i produkovaných vod a velmi často též zrnitost těchto odpadů. S posledním faktorem souvísí zejména mechanismus transportu kyslíku. V jemnozrnných odpadech je hlavním mechanismem kyslíku difuze v částečně vodou nasycené kapilární zóně. V hrubozrnném materiálu (velmi propustném) je koeficient difuze kyslíku velmi vysoký. Kde je přítomen pyrit probíhají exotermické reakce, vzniká tepelný gradient způsobující transport kyslíku konvekcí, která je mnohem rychlejší než difuze. Oxidace zde probíhá v mnohem rozsáhlejší zóně a koncentrace škodlivých složek dosahují velmi vysokých hodnot. V bližší diskusi odkazuji na článek Šráčka (1997). Příkladem podrobné studie je publikace Juillota et al. (1999), kteří studovali arzenem bohaté odpady v interakci s karbonátovými horninami. Vznikající minerály (weillit, haidingerit, farmakolit a pikrofarmakolit) jsou stabilní v podmínkých bohatých CO2; vzhledem ke své velké rozpustnosti nejsou vhodnými kandidáty pro imobilizaci arzenu v kontaminovaném prostředí (Juillot et al. 1999).