Exposure to manganese via inhalation has long been known to elicit neurotoxicity in adults, but little is known about possible consequences of exposure via drinking water. In this study, we report results of a cross-sectional investigation of intellectual function in 142 10-year-old children in Araihazar, Bangladesh, who had been consuming tube-well water with an average concentration of 793 μg Mn/L and 3 μg arsenic/L. Children and mothers came to our field clinic, where children received a medical examination in which weight, height, and head circumference were measured. Children’s intellectual function was assessed on tests drawn from the Wechsler Intelligence Scale for Children, version III, by summing weighted items across domains to create Verbal, Performance, and Full-Scale raw scores. Children provided urine specimens for measuring urinary As and creatinine and were asked to provide blood samples for measuring blood lead, As, Mn, and hemoglobin concentrations. After adjustment for sociodemographic covariates, water Mn was associated with reduced Full-Scale, Performance, and Verbal raw scores, in a dose–response fashion; the low level of As in water had no effect. In the United States, roughly 6% of domestic household wells have Mn concentrations that exceed 300 μg Mn/L, the current U.S. Environmental Protection Agency lifetime health advisory level. We conclude that in both Bangladesh and the United States, some children are at risk for Mn-induced neurotoxicity.

Millions of people worldwide are chronically exposed to arsenic through drinking water, including 35-77 million people in Bangladesh. The association between arsenic exposure and mortality rate has not been prospectively investigated by use of individual-level data. We therefore prospectively assessed whether chronic and recent changes in arsenic exposure are associated with all-cause and chronic-disease mortalities in a Bangladeshi population.In the prospective cohort Health Effects of Arsenic Longitudinal Study (HEALS), trained physicians unaware of arsenic exposure interviewed in person and clinically assessed 11 746 population-based participants (aged 18-75 years) from Araihazar, Bangladesh. Participants were recruited from October, 2000, to May, 2002, and followed-up biennially. Data for mortality rates were available throughout February, 2009. We used Cox proportional hazards model to estimate hazard ratios (HRs) of mortality, with adjustment for potential confounders, at different doses of arsenic exposure.407 deaths were ascertained between October, 2000, and February, 2009. Multivariate adjusted HRs for all-cause mortality in a comparison of arsenic at concentrations of 10.1-50.0 microg/L, 50.1-150.0 microg/L, and 150.1-864.0 microg/L with at least 10.0 microg/L in well water were 1.34 (95% CI 0.99-1.82), 1.09 (0.81-1.47), and 1.68 (1.26-2.23), respectively. Results were similar with daily arsenic dose and total arsenic concentration in urine. Recent change in exposure, measurement of total arsenic concentrations in urine repeated biennially, did not have much effect on the mortality rate.Chronic arsenic exposure through drinking water was associated with an increase in the mortality rate. Follow-up data from this cohort will be used to assess the long-term effects of arsenic exposure and how they might be affected by changes in exposure. However, solutions and resources are urgently needed to mitigate the resulting health effects of arsenic exposure.US National Institutes of Health.

Exposure to arsenic has long been known to have neurologic consequences in adults, but to date there are no well-controlled studies in children. We report results of a cross-sectional investigation of intellectual function in 201 children 10 years of age whose parents participate in our ongoing prospective cohort study examining health effects of As exposure in 12,000 residents of Araihazar, Bangladesh. Water As and manganese concentrations of tube wells at each child's home were obtained by surveying all wells in the study region. Children and mothers came to our field clinic, where children received a medical examination in which weight, height, and head circumference were measured. Children's intellectual function on tests drawn from the Wechsler Intelligence Scale for Children, version III, was assessed by summing weighted items across domains to create Verbal, Performance, and Full-Scale raw scores. Children provided urine specimens for measuring urinary As and creatinine and were asked to provide blood samples for measuring blood lead and hemoglobin concentrations. Exposure to As from drinking water was associated with reduced intellectual function after adjustment for sociodemographic covariates and water Mn. Water As was associated with reduced intellectual function, in a dose–response manner, such that children with water As levels > 50 μg/L achieved significantly lower Performance and Full-Scale scores than did children with water As levels < 5.5 μg/L. The association was generally stronger for well-water As than for urinary As.

Pore water and sediment Mo concentrations were measured in a suite of multicores collected at four sites along the northeastern flank of the Santa Barbara Basin to examine the connection between authigenic Mo formation and pore water sulfide concentration. Only at the deepest site (580 m), where pore water sulfide concentrations rise to >0.1 μM right below the sediment water interface, was there active authigenic Mo formation. At shallower sites (550, 430, and 340 m), where pore water sulfide concentrations were consistently <0.05 μM, Mo precipitation was not occurring at the time of sampling. A sulfide concentration of ∼0.1 μM appears to be a threshold for the onset of Mo-Fe-S co-precipitation. A second threshold sulfide concentration of ∼100 μM is required for Mo precipitation without Fe, possibly as Mo-S or as particle-bound Mo. Mass budgets for Mo were constructed by combining pore water and sediment results for Mo with analyses of sediment trap material from Santa Barbara Basin as well as sediment accumulation rates derived from 210Pb. The calculations show that most of the authigenic Mo in the sediment at the deepest site is supplied by diffusion from overlying bottom waters. There is, however, a non-lithogenic particulate Mo associated with sinking particles that contributes ≤15% to the total authigenic Mo accumulation. Analysis of sediment trap samples and supernant brine solutions indicates the presence of non-lithogenic particulate Mo, a large fraction of which is easily remobilized and, perhaps, associated with Mn-oxides. Our observations show that even with the very high flux of organic carbon reaching the sediment of Santa Barbara Basin, active formation of sedimentary authigenic Mo requires a bottom water oxygen concentration below 3 μM. However, small but measurable rates of authigenic Mo accumulation were observed at sites where bottom water oxygen ranged between 5 and 23 μM, indicating that the formation of authigenic Mo occurred in the recent past, but not at the time of sampling.

This study reexamines the notion that extensive As mobilization in anoxic groundwater of Bangladesh is intimately linked to the dissolution of Fe oxyhydroxides on the basis of analyses performed on a suite of freshly collected samples of aquifer material. Detailed sediment profiles extending to 40 to 70 m depth below the surface were obtained at six sites where local groundwater As concentrations were known to span a wide range. The sediment properties that were measured include (1) the proportion of Fe(II) in the Fe fraction leached in hot 1.2 N HCl, (2) diffuse spectral reflectance, and (3) magnetic susceptibility. In parallel with local concentrations of dissolved As ranging from <5 to 600 μg/L, Fe(II)/Fe ratios in shallow (gray) Holocene sands tended to gradually increase with depth from values of 0.3 to 0.5 to up to 0.9. In deeper (orange) aquifers of presumed Pleistocene age that were separated from shallow sands by a clay layer and contained <5 μg/L dissolved As, leachable Fe(II)/Fe ratios averaged ∼0.2. There was no consistent relation between sediment Fe(II)/Fe and dissolved Fe concentrations in groundwater in nearby wells. The reflectance measurements indicate a systematic linear relation (R2 of 0.66; n = 151) between the first derivative transform of the reflectance at 520 nm and Fe(II)/Fe. The magnetic susceptibility of the shallow aquifer sands ranged from 200 to 3600 (x 10−9 m3/kg SI) and was linearly related (R2 of 0.75; n = 29) to the concentrations of minerals that could be magnetically separated (0.03 to 0.79% dry weight). No systematic depth trends in magnetic susceptibility were observed within the shallow sands, although the susceptibility of deeper low-As aquifers was low (up to ∼200 × 10−9 m3/kg SI). This set of observations, complemented by incubation results described in a companion paper by van Geen et al. (this volume), suggests that the release of As is linked to the transformation of predominantly Fe (III) oxyhydroxide coatings on sand particles to Fe(II) or mixed Fe(II/III) solid phases with a flatter reflectance spectrum such as siderite, vivianite, or magnetite, without necessarily resulting in the release of Fe to groundwater. The very low As/Fe ratio of magnetically separated minerals compared to the As/Fe of bulk acid leachate (2 vs. 40 10−6, respectively) suggests that such a transformation could be accompanied by a significant redistribution of As to a mobilizable phase on the surface of aquifer particles.

Objective To evaluate the association between arsenic exposure and mortality from cardiovascular disease and to assess whether cigarette smoking influences the association. Design Prospective cohort study with arsenic exposure measured in drinking water from wells and urine. Setting General population in Araihazar, Bangladesh. Participants 11 746 men and women who provided urine samples in 2000 and were followed up for an average of 6.6 years. Main outcome measure Death from cardiovascular disease. Results 198 people died from diseases of circulatory system, accounting for 43% of total mortality in the population. The mortality rate for cardiovascular disease was 214.3 per 100 000 person years in people drinking water containing <12.0 µg/L arsenic, compared with 271.1 per 100 000 person years in people drinking water with ≥12.0 µg/L arsenic. There was a dose-response relation between exposure to arsenic in well water assessed at baseline and mortality from ischaemic heart disease and other heart disease; the hazard ratios in increasing quarters of arsenic concentration in well water (0.1-12.0, 12.1-62.0, 62.1-148.0, and 148.1-864.0 µg/L) were 1.00 (reference), 1.22 (0.65 to 2.32), 1.35 (0.71 to 2.57), and 1.92 (1.07 to 3.43) (P=0.0019 for trend), respectively, after adjustment for potential confounders including age, sex, smoking status, educational attainment, body mass index (BMI), and changes in urinary arsenic concentration since baseline. Similar associations were observed when baseline total urinary arsenic was used as the exposure variable and for mortality from ischaemic heart disease specifically. The data indicate a significant synergistic interaction between arsenic exposure and cigarette smoking in mortality from ischaemic heart disease and other heart disease. In particular, the hazard ratio for the joint effect of a moderate level of arsenic exposure (middle third of well arsenic concentration 25.3-114.0 µg/L, mean 63.5 µg/L) and cigarette smoking on mortality from heart disease was greater than the sum of the hazard ratios associated with their individual effect (relative excess risk for interaction 1.56, 0.05 to 3.14; P=0.010). Conclusions Exposure to arsenic in drinking water is adversely associated with mortality from heart disease, especially among smokers.

BackgroundWe recently reported results of a cross-sectional investigation of intellectual function in 10-year-olds in Bangladesh, who had been exposed to arsenic from drinking water in their home wells.ObjectivesWe present results of a similar investigation of 301 randomly selected 6-year-olds whose parents participated in our ongoing prospective study of the health effects of As exposure in 12,000 residents of Araihazar, Bangladesh.MethodsWater As and manganese concentrations of tube wells at each home were obtained by surveying all study region wells. Children and mothers were first visited at home, where the quality of home stimulation was measured, and then seen in our field clinic, where children received a medical examination wherein weight, height, and head circumference were assessed. We assessed children’s intellectual function using subtests drawn from the Wechsler Preschool and Primary Scale of Intelligence, version III, by summing weighted items across domains to create Verbal, Performance, Processing Speed, and Full-Scale raw scores. Children provided urine specimens for measuring urinary As and were asked to provide blood samples for blood lead measurements.ResultsExposure to As from drinking water was associated with reduced intellectual function before and after adjusting for water Mn, for blood lead levels, and for sociodemographic features known to contribute to intellectual function. With covariate adjustment, water As remained significantly negatively associated with both Performance and Processing Speed raw scores; associations were less strong than in our previously studied 10-year-olds.ConclusionThis second cross-sectional study of As exposure expands our concerns about As neurotoxicity to a younger age group.

Detailed hydrochemical measurements, δ34SSO4 and 3H analyses were performed on 37 groundwater samples collected during February 1999, January and March 2000 from 6 locations in eastern and southeastern Bangladesh to examine redox processes that lead to As mobilization in groundwater. The study sites were chosen based on available nation-wide As surveys to span the entire spectrum of As concentrations in Bangladesh groundwater, and to represent 3 of 5 major geological units of the Ganges-Brahmaputra Delta: uplifted Pleistocene terrace, fluvial flood plain and delta plain. Arsenic was found to be mobilized under Fe-reducing conditions in shallow aquifers (<35 m depth), presumably of Holocene age. It remained mobile under SO4-reducing conditions, suggesting that authigenic sulfide precipitation does not constitute a significant sink for As in these groundwaters. The redox state of the water was characterized by a variety of parameters including dissolved O2, NO3−, Mn2+, Fe2+ concentrations, and SO42−/Cl− ratios. High dissolved [As] (> 50 μg/l; or > 0.7 μM ) were always accompanied by high dissolved [HCO3−] (> 4 mM), and were close to saturation with respect to calcite. Groundwater enriched in As (200–800 μg/l; or 2.7–10.7 μM) and phosphate (30–100 μM) but relatively low in dissolved Fe (5–40 μM) probably resulted from re-oxidation of reducing, As and Fe enriched water. This history was deduced from isotopic signatures of δ34SSO4 and 3H2O (3H) to delineate the nature of redox changes for some of the reducing groundwaters. In contrast, As is not mobilized in presumed Pleistocene aquifers, both shallow (30–60 m) and deep (150–270 m), because conditions were not reducing enough due to lack of sufficient O2 demand.

Arsenic concentrations measured by graphite furnace atomic absorption range from < 5 to 900 μg/L in groundwater pumped from 6000 wells within a 25 km 2 area of Bangladesh. The proportion of wells that exceed the Bangladesh standard for drinking water of 50 μg/L arsenic increases with depth from 25% between 8 and 10 m to 75% between 15 and 30 m, then declines gradually to less than 10% at 90 m. Some villages within the study area do not have a single well that meets the standard, while others have wells that are nearly all acceptable. In contrast to the distribution of arsenic in the 8–30 m depth range which does not follow any obvious geological feature, the arsenic content of groundwater associated with relatively oxic Pleistocene sand deposits appears to be consistently low. The depth of drilling necessary to reach these low‐As aquifers ranges from 30 to 120 m depth within the study area.

Water column depth profiles along the North Pacific margin from Point Conception to the tip of Baja California indicate elevation of nitrate (NO 3 − ) 15 N/ 14 N and 18 O/ 16 O associated with denitrification in the oxygen‐deficient thermocline waters of the eastern tropical North Pacific. The increase in δ 18 O is up to 3‰ greater than in δ 15 N, whereas our experiments with denitrifier cultures in seawater medium indicate a 1:1 increase in NO 3 − δ 18 O and δ 15 N during NO 3 − consumption. Moreover, the maximum in NO 3 − δ 18 O is somewhat shallower than the maximum in NO 3 − δ 15 N. These two observations can be summarized as an “anomaly” from the 1:1 δ 18 O‐to‐δ 15 N relationship expected from culture results. Comparison among stations and with other data indicates that this anomaly is generated locally. The anomaly has two plausible interpretations: (1) the addition of low‐δ 15 N NO 3 − to the shallow thermocline by the remineralization of newly fixed nitrogen, or (2) active cycling between NO 3 − and NO 2 − (coupled NO 3 − reduction and NO 2 − oxidation) in the suboxic zone.