Kobalt (Co) und Wasser

Die durchschnittliche Kobaltkonzentration in Meerwasser liegt bei 20-80 ppt und ist relativ stark variabel. In Flusswasser sind dies im Allgemeinen etwa 200 ppt. In Austerngewebe kann man Konzentrationen von sogar 400 ppb messen (trockenmassebezogen). Im gelösten Zustand liegt Kobalt vor allem als Co²⁺ vor, doch auch das nichtionische CoCO₃ ist zu finden.
 

Wie und in welchen Verbindungen reagiert Kobalt mit Wasser?

Kobalt reagiert unter normalen Umständen nicht mit Wasser. Rotes Kobaltmetall kann jedoch mit heißem Dampf reagieren, wobei sich Kobalt(II)oxid bildet:

2Co(s) + O₂(g) → 2CoO(s)
 

Wasserlöslichkeit von Kobalt und/oder seinen Verbindungen

Kobalt selbst besitzt eine Wasserlöslichkeit von weniger als 0,1 mg/L. Einige Verbindungen, wie Kobaltcarbonat, Kobaltoxid oder Kobaltsulfid, sind in Wasser sogar komplett unlöslich. Ein Beispiel für eine Kobaltverbindung mit einer hohen Löslichkeit ist Kobalt(II)chlorid mit 529 g/L.

Löslichkeit und wie diese beeinflusst werden kann

Wie kann Kobalt ins Wasser gelangen?

Kobalt kommt in einigen Mineralien, wie etwa Kobaltit, Linnaeit oder Skutterudit, vor. Im Boden ist es meist in Kristallgittern von Eisen-Magnesium-Mineralien zu finden. Durch Verwitterung kann es in Form von Co²⁺-Ionen freigesetzt werden, welche sich wiederum fest in Organometallkomplexe einfügen können.
Kobalt gelangt auch durch seine kommerziellen Verwendungszwecke in die Umwelt. Es ist Nebenprodukt bei der Herstellung von Nickel, wird aber auch in verschiedenen hitzebeständigen Legierungen für beispielsweise Düsentriebwerke, sowie Keramik, Glas, Emaille, Farbpigmenten, Katalysatoren und Magneten verwendet. Auch Flugasche aus Kohlekraftwerken enthält das Element. Zudem wird es zur Produktion von Cobalamin verwendet und in einigen Ländern als Schaumstabilisator hinzugefügt an Bier.
Das radioaktive Isotop ⁶⁰Co wird in der Kerntechnik und der Nuklearmedizin genutzt. Es dient aber auch der Konservierung von Lebensmitteln durch Bestrahlung und der Desinfektion medizinischer Artikel.
 

Welche Umweltprobleme können durch Wasserverunreinigung mit Kobalt entstehen?

Kobalt ist für viele Organismen essentiell. Dies liegt vor allem daran, dass es Bestandteil von Cobalamin, Vitamin B₁₂, ist. Dieses ist wiederum Bestandteil einiger Enzyme.
Es ist noch undeutlich, ob Kobalt essentiell für grüne Pflanzen ist. Es ist jedoch sicherlich essentiell für das stickstofffixierende System von Leguminosen. Normale lufttrockene Böden enthalten etwa 1-40 ppm Kobalt und Pflanzen durchschnittlich etwa 0,02-0,5 ppm, wobei auch 5 ppm (trockenmassebezogen) möglich sind. Sie können das Element nicht nur über die Wurzeln, sondern auch über ihre Blätter aufnehmen. Hohe Konzentrationen an Kobalt können Eisen und Kupfer verdrängen und somit zu einem Mangel an diesen Stoffen führen. Als tolerierbare Konzentration im Boden gelten bis zu 50 ppm des Elements.
Der größte Teil des von Tieren aufgenommenen Kobalts stammt nicht aus Vitamin B₁₂, sondern ist an Bestandteile der Nahrung gebundenes anorganisches Kobalt. Bei Wiederkäuern kann dieses von Mikroorganismen im Pansen in Vitamin B₁₂ eingebaut werden. Einige Kobaltverbindungen, wie Kobaltoxid oder Kobaltsulfid, zeigten in Tierversuchen eine krebserregende Wirkung. Gleiches gilt für Kobaltmetallstaub.
In marinen Ökosystemen wird Kobalt ebenso von Cyanobakterien und anderen Organismen zur Stickstofffixierung benötigt. Die oberen Toleranzgrenzen für Protozoen und Fische liegen bei etwa 10-100 ppb des Elements. Häufig tritt es in Gewässern als Chlorid, Nitrat und Sulfat auf. All diese Verbindungen gelten als wassergefährdend.
Kobalt besitzt von Natur aus ein einziges stabiles Isotop. Es existieren inzwischen jedoch auch elf instabile Isotope des Elements.
 

Welche Gesundheitseffekte kann Kobalt im Wasser verursachen?

Auch für den Menschen ist Kobalt essentiell, da es Bestandteil von Vitamin B₁₂ ist. So enthält der menschliche Körper etwa 0,02 ppm des Elements. Es wird nur eine sehr geringe Menge, nämlich etwa 2 μg des Vitamins täglich benötigt. Wird Kobalt nicht in Form von Vitamin B₁₂ eingenommen, wird es ungenutzt wieder ausgeschieden. So spielen auch die im Trinkwasser enthaltenen 0,1-10 ppb für die essentielle Aufnahme keine Rolle.
Kobaltverbindungen haben wahrscheinlich nur eine geringe toxische Wirkung. Sollte diese auftreten, kommt es zu einer Vergrößerung der Schilddrüse und einer Beschädigung des Herzens. Dies wird jedoch erst ab einer Einnahme von 25-30 mg täglich vermutet. Elementares Kobalt gilt zudem als krebserregend. Außerdem tritt Kobalt in Wechselwirkung mit Eisen. Eine erhöhte Aufnahme des einen Elements vermindert die Resorptionsrate des anderen.
Ein Mangel an Vitamin B₁₂ führt zu Anämie, da der Körper nicht mehr genug rote Blutkörperchen zum Sauerstofftransport produzieren kann. Neben dieser Funktion stabilisiert es das Nervengewebe und hilft bei der Freisetzung von Energie aus Kohlenhydraten und Fetten.
 

Welche Wasserreinigungstechnologien können genutzt werden um Kobalt zu entfernen?

Kobalt kann etwa mit Hilfe von Ionenaustauschern entfernt werden.

Quellenangaben

Zum Periodensystem der Elemente

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