Kobalt (Co) en water

De gemiddelde kobaltconcentratie in zeewater ligt bij 20-80 ppt en is relatief sterk variabel. In rivierwater zijn dit over het algemeen ongeveer 200 ppt en in oesterweefsel kan men concentraties van zelfs 400 ppb meten (drogestofgehalte). In opgeloste toestand komt kobalt vooral als Co²⁺ voor, maar ook het niet-ionische CoCO₃ is te vinden.

Hoe en in welke verbindingen reageert kobalt met water?

Kobalt reageert onder normale omstandigheden niet met water. Rood kobaltmetaal kan echter wel met hete damp reageren, waarbij kobalt(II)oxide wordt gevormd:

2Co(s) + O₂(g) -> 2CoO(s)

Oplosbaarheid van kobalt en/of zijn verbindingen in water

Kobalt zelf heeft een oplosbaarheid in water van minder dan 0,1 mg/L. Een aantal verbindingen, zoals kobaltcarbonaat, kobaltoxide of kobaltsulfide, zijn in water zelfs compleet onoplosbaar. Een voorbeeld voor een kobaltverbinding met een hoge oplosbaarheid is kobalt(II)chloride met 529 g/L.

Oplosbaarheid en waardoor deze beïnvloed kan worden

Hoe kan kobalt in water terechtkomen?

Kobalt komt in een aantal mineralen, zoals kobaltiet, linnaeiet of skutterudiet, voor. In de grond is het meestal in kristalstructuren van ijzer-magnesium-mineralen te vinden. Door verwering kan het in vorm van Co²⁺-ionen vrijkomen, welke zich wederom vast in organometaalcomplexen kunnen invoegen.
Kobalt komt ook via zijn commerciële gebruiksdoeleinden in het milieu terecht. Het is nevenproduct bij de productie van nikkel, maar wordt ook in verschillende legeringen die bestand tegen hitte en bijvoorbeeld voor straalmotoren geschikt zijn, net zoals in keramiek, glas, email, pigmenten, katalysatoren en magneten gebruikt. Ook vliegas van kolengestookte energiecentrales bevat dit element. Bovendien wordt het voor de productie van cobalamine gebruikt en in sommige landen als schuimstabilisator toegevoegd aan bier.
Het radioactieve isotoop ⁶⁰Co wordt in de kerntechniek en de nucleaire geneeskunde gebruikt. Maar het dient ook de conservering van voedingsmiddelen door bestraling en de desinfectie van medische gebruiksvoorwerpen.

Welke milieuproblemen kunnen door waterverontreiniging met kobalt ontstaan?

Kobalt is voor veel organismen essentieel. Dit ligt vooral daaraan dat het bestanddeel is van cobalamine, vitamine B₁₂. Dit is wederom bestanddeel van een aantal enzymen.
Het is nog onduidelijk of kobalt essentieel voor groene planten is. Het is wel zeker essentieel voor het stikstoffixerende systeem van leguminosae. Normale luchtdroge grond bevat ongeveer 1-40 ppm kobalt en planten gemiddeld circa 0,02-0,5 ppm, waarbij ook 5 ppm (drogestofgehalte) mogelijk zijn. Zij kunnen het element niet alleen door hun wortels, maar ook door hun bladeren opnemen. Hoge concentraties aan kobalt kunnen ijzer en koper verdringen en op deze manier tot een tekort aan deze stoffen leiden. Als tolereerbare concentratie in de grond gelden tot 50 ppm van het element.
Het grootste gedeelte van het door dieren opgenomen kobalt is niet afkomstig van vitamine B₁₂, maar is anorganisch kobalt dat aan bestanddelen van de voeding gebonden is. Bij herkauwers kan het door micro-organismen in de pens in vitamine B₁₂ worden ingebouwd. Een aantal kobaltverbindingen, zoals kobaltoxide of kobaltsulfide, vertoonden bij dierproven een kankerverwekkende werking. Hetzelfde geldt voor kobaltmetaalstof.
In marine ecosystemen wordt kobalt ook van cyanobacteriën en andere organismen benodigd voor de stikstofbinding. De bovenste tolerantiegrenzen voor protozoën en vissen liggen bij ongeveer 10-100 ppb van het element. Vaak verschijnt het in wateren als chloride, nitraat en sulfaat. Al deze verbindingen gelden als waterbedreigend.
Kobalt heeft van nature een enkel stabiel isotoop. Er bestaan inmiddels echter ook elf instabiele isotopen van dit element.

Welke gezondheidseffecten kan kobalt in water veroorzaken?

Ook voor de mens is kobalt essentieel, omdat het bestanddeel van vitamine B₁₂ is. Zo bevat het menselijke lichaam ongeveer 0,02 ppm van het element. Er is slechts een heel geringe hoeveelheid, namelijk circa 2 μg dagelijks, van de vitamine nodig. Wordt kobalt niet in vorm van vitamine B₁₂ ingenomen, wordt het ongebruikt weer uitgescheden. Zo zijn ook de in drinkwater aanwezige 0,1-10 ppb voor de essentiële opname niet van belang.
Kobaltverbindingen hebben waarschijnlijk slechts een geringe toxische werking. Treedt deze op, komt het tot een vergroting van de schildklier en een beschadiging van het hart. Dit wordt echter pas vanaf een dagelijkse inname van 25-30 mg vermoed. Elementair kobalt geldt bovendien als kankerverwekkend. Ook treedt kobalt in wisselwerking met ijzer. Een verhoogde opname van het ene element vermindert de resorptie van het andere.
Een tekort aan vitamine B₁₂ leidt tot anemie, omdat het lichaam niet meer voldoende rode bloedcellen voor het zuurstoftransport kan produceren. Naast deze functie stabiliseert het het zenuwweefsel en helpt het bij de omzetting van energie uit koolhydraten en vetten.

Welke waterzuiveringstechnologieën kunnen toegepast worden om kobalt te verwijderen?

Kobalt kan bijvoorbeeld met behulp van ionenwisselaars worden verwijderd.

Literatuurverwijzingen

Terug naar het periodiek systeem der elementen

Terug naar de overzicht van elementen en water