Lood (Pb) en water

Zeewater bevat een heel kleine hoeveelheid lood (2-30 ppt). De gemiddelde concentratie in rivierwater ligt bij 3-30 ppb. In fytoplankton komen circa 5-10 ppm lood (drogestofgehalte), in zoetwatervissen 0,5-1000 ppb en in oesters 500 ppb voor.

Hoe en in welke verbindingen reageert lood met water?

Onder normale condities reageert lood niet met water. Bij contact met vochtige lucht loopt het wel aan. Aan het oppervlak van het metaal wordt dan een dunne laag loodoxide (PbO) gevormd. Als zowel zuurstof uit de lucht, als water aanwezig is, kan metallisch lood hiermee reageren tot loodhydroxide:

2Pb(s)+ O₂(g) + 2H₂O(l) -> 2 Pb(OH)₂(s)

Oplosbaarheid van lood en/of zijn verbindingen in water

Elementair lood is bij 20^oC en 1 bar in water onoplosbaar. Het kan echter als PbCO₃ of Pb(CO₃)₂^2- in opgeloste vorm voorkomen. Een bekend voorbeeld voor een loodverbinding die goed oplosbaar is in water, is loodsuiker (lood(II)-acetaat), een stof die zijn naam wegens zijn zoete smaak heeft gekregen.
Vaak treedt lood in verbinding met zwavel als sulfide (S^2-) of in verbinding met fosfor als fosfaat (PO₄^3-) op. Op deze manier gebonden is lood extreem onoplosbaar en verblijft het immobiel in het milieu.
In zacht, licht zuur water zijn loodverbindingen over het algemeen beter oplosbaar.

Oplosbaarheid en waardoor deze beïnvloed kan worden

Hoe kan lood in water terechtkomen?

Vroeger gebruikte men vaak waterleidingen van lood. In oude gebouwen zijn deze nog steeds te vinden. Een deel van het lood kan hieruit opgelost worden. Omdat lood makkelijk in vorm van carbonaat kan worden gebonden, wordt bij hard water minder lood opgelost. Aan de binnenzijde van de loodpijpen wordt een laag van moeilijk oplosbaar basisch loodcarbonaat gevormd. Deze functioneert als beschermlaag voor het onderliggende lood. Bij de Romeinen werden op feestdagen waterleidingen vaak met wijn gevuld die vervolgens deze laag oploste en loodsuiker vormde.
Het bovengenoemde goed oplosbare lood(II)-acetaat werd ondanks zijn giftigheid tot in de 19e eeuw gebruikt om wijn en andere voedingsmiddelen te zoeten.
Al de architect Vitruvius (20 v. Chr.) kende waterverontreiniging met lood door de mijnbouw van loodertsen en waarschuwde voor gezondheidsrisico’s. In Rome kwam lood vaak als bijproduct bij het delven van zilver vrij.
Loodwit, basisch loodcarbonaat (2PbCO₃^.Pb(OH)₂), is een wit pigment. Het is extreem giftig en wordt daarom bijna niet meer gebruikt. Het verkopen van tubes met loodwit is in de EU inmiddels verboden.
Organisch lood wordt voor de productie van verschillende aardolieproducten gebruikt, anorganisch lood bijvoorbeeld om batterijen of verven te produceren.
Een groot deel van het industrieel verwerkte lood is nodig voor het maken van computer- en tv-beeldschermen. Ook als antiklopmiddel in brandstof kan lood in vorm van tetraethyllood toegepast worden. Deze organische loodverbinding wordt snel omgezet in een anorganische vorm en kan vervolgens in water, eventueel ook drinkwater, terechtkomen. Het vrij worden van lood op deze manier daalt gelukkig steeds meer. In de architectuur wordt lood voor de bouw van sommige daken en glas-in-loodramen gebruikt.
Over het algemeen is het meeste lood dat in opgeloste of gesuspendeerde vorm uiteindelijk in het afvalwater terechtkomt, afkomstig van straten, afvoerleidingen en uit de grond.
In Nederland levert lood afkomstig uit de voeding een bijdrage van ongeveer de helft aan de gemiddelde loodbelasting van de mens.

Welke milieuproblemen kunnen door waterverontreiniging met lood ontstaan?

Lood en loodverbindingen staan bekend voor hun giftigheid en milieugevaarlijkheid. Ecotoxicologisch belangrijk zijn vooral lood(II)zouten en organoloodverbindingen. Loodzouten vallen onder de watergevaarklasse 2 (WKG = Wassergefährdungsklasse) en zijn dus watergevaarlijk. Dit geldt ook voor loodverbindingen zoals loodacetaat, loodoxide, loodnitraat en loodcarbonaat.
Lood belemmert de chlorofylsynthese van planten welke echter een vrij hoog loodgehalte van de grond, namelijk tot 500 ppm, kunnen accepteren. Bij hogere concentraties wordt de plantengroei wel beïnvloed. Lood kan zo in de voedingsketen terechtkomen en is daarom ook in o.a. pesticiden verboden. Het accumuleert in organismen net als in sedimenten en slib. Het meeste lood in afvalwaterzuiveringsinstallaties is waarschijnlijk afkomstig van straten en daken.
Lood bestaat uit vier natuurlijke stabiele isotopen. Er zijn bovendien nog 26 instabiele isotopen.

Welke gezondheidseffecten kan lood in water veroorzaken?

Het loodgehalte in het menselijke lichaam ligt bij ongeveer 120 mg. De darm van een volwassen mens absorbeert circa 10-20% van het opgenomen lood. Gevolgen van een hoge loodopname kunnen kolieken, een grauwe huidskleur en verlammingen zijn. Over het algemeen zijn de effecten van een loodvergiftiging vooral neurologisch en reproductietoxisch. Terwijl organisch lood verantwoordelijk is voor necrose van neuronen, is anorganisch lood de oorzaak van axonale degeneratie en demyelinisatie. Allebeide soorten van loodvergiftiging kunnen cerebrale oedemen en congestie als gevolg hebben. Organische loodverbindingen zijn het gevaarlijkst, omdat zij sneller worden geabsorbeerd. Organische loodderivaten kunnen carcinogeen zijn.
Vrouwen reageren gevoeliger op lood dan mannen. Het veroorzaakt menstruatiestoornissen, onvruchtbaarheid, spontane abortus en het verhoogt de kans op perinatale sterfte. Interessant is dat de foetus duidelijk gevoeliger op lood reageert dan de moeder. Hij beschermt deze zelfs voor de gevolgen van loodvergiftiging. Vroeger werd lood als anticonceptivum, bijvoorbeeld als spermicide, en als abortivum gebruikt.
Kinderen nemen in verhouding met hun gewicht meer lood op dan volwassenen en zij absorberen ook een groter gedeelte (circa 40%). Bovendien zijn zij gevoeliger voor de gevolgen van lood in het lichaam. Deze uitten zich in een lager IQ, gedragsveranderingen en concentratiestoornissen.
Lood accumuleert in het botweefsel. De ernstigste vorm van een loodvergiftiging is de acute encephalophatie.
De giftige werking van lood ontstaat door de reactie van loodionen met vrije sulfhydryl-groepen van proteïnen, zoals bijvoorbeeld enzymen. Deze worden geïnactiveerd. Bovendien kunnen wisselwerkingen met ander metaalionen ontstaan.

Welke waterzuiveringstechnologieën kunnen toegepast worden om lood te verwijderen?

Ter verwijdering van lood zijn coagulatie, zandfiltratie en ionenwisselaars uitstekende mogelijkheden. Ook actief kool kan gebruikt worden, net als omgekeerde osmose.

De drinkwaternormen van WHO, EU en Nederland geven allemaal een maximaal loodgehalte van 0,01 mg/L voor. Voorlopig wordt in de EU en ook in Nederland nog en maximumwaarde van 0,025 mg/L gehandhaafd.

Vergelijking drinkwaternormen

Literatuurverwijzingen

Terug naar het periodiek systeem der elementen

Terug naar de overzicht van elementen en water