Der Nickelgehalt in Meerwasser beträgt etwa 0,5-2 ppb, wohingegen Flüsse nur circa 0,3 ppb dieses Elements enthalten. Die Nickelkonzentration in Phytoplankton liegt bei 1-10 ppm (auf die Trockenmasse bezogen), was auf einen Biokonzentrationsfaktor von circa 103-104 gegenüber Meerwasser hindeutet. Bentische Algen, die sowohl in Süß- als auch in Salzwasser vorkommen, enthalten 0,2-84 ppm, Meerkrebse 0,14-60 ppm, Mollusken 0,1-850 ppm und Fische 0,1-11 ppm (alle Werte sind auf die Trockenmasse bezogen).
Nickel kommt in Wasser vor allem als Ni2+(aq) und vielleicht als NiCO3 vor. Es kann gelöst oder komplexiert mit anorganischen Liganden vorliegen oder aber auch partikulär gebunden sein.
Unter Normalbedingungen reagiert Nickel nicht mit Wasser.
Elementares Nickel ist bei 20oC und 1 bar in Wasser unlöslich. Nickelverbindungen hingegen können sehr wohl wasserlöslich sein. Die höchsten Löslichkeiten besitzt dann vor allem Nickelchlorid, das bei 20oC eine Löslichkeit von 553 g/L besitzt, die sich bei 99,9oC sogar auf 880 g/L erhöht. Nickelcarbonat ist zu 90 mg pro Liter Wasser löslich, wohingegen andere Nickelverbindungen, wie Nickeloxid, Nickelsulfid und Nickeltetracarbonyl in Wasser unlöslich sind.
Löslichkeit und wie diese beeinflusst werden kann Nickel kommt in der Natur beispielsweise in Schiefer, Sandstein, Tonmineralien und Basalt vor. Die Hauptquelle für die Nickelgewinnung ist jedoch Pentlandit. Es wird in Sedimenten akkumuliert und findet sich in verschiedenen biologischen Kreisläufen wieder.
In Gewässer kann Nickel sowohl aus diffusen Quellen, als aus punktuellen Quellen gelangen. So kommen diffuse Nickelemissionen etwa aus Großfeuerungsanlagen, Müllverbrennungsanlagen und Metallindustrie frei. Aus verschiedenen Industrien kann Nickel auch direkt durch die Abwasserleitung eingeleitet werden. So wird es in der Galvanikindustrie, in Legierungen zur Oberflächenbehandlung von Metallen, in Nickel-Cadmiumbatterien, als Katalysator und als Pigment verwendet. Pures Nickel wird oft als Schutzschicht auf Stahl- und Kupfergegenstände aufgebracht. Etwa für Münzen werden schon seit langer Zeit Nickel-Kupfer-Legierungen eingesetzt. Andere Legierungen benutzt man für Küchengeräte, Schmuck, Turbinen etc. Nickel kann als Antikorrosionsmittel fungieren.
Nickelacetat findet außer in der Galvanotechnik auch als Beize im Textildruck Verwendung und Nickelcarbonat als Katalysator für die Fetthärtung und zur Produktion keramischer Farben, genau wie Nickelchlorid. Nickeltetracarbonyl tritt als Zwischenprodukt bei der Nickelreinigung auf und wird für verschiedene Produktionsprozesse verwendet.
Nickelverbindungen sind auch in der Landwirtschaft zu finden. So kommen Spuren solcher in Phosphatdüngern vor und sind auf landwirtschaftlich genutzten Flächen in der Nähe von kohle- und ölverbrennenden Industrien zu finden. Organische Stoffe haben die Neigung Nickel gut zu absorbieren, weswegen auch Kohle und Öl eine gewisse Menge dieses Elements enthalten. Auch in Klärschlamm sind Nickelverbindungen zu finden, sowie in der Schlacke und dem Filterstaub von Müllverbrennungsanlagen. Eine bessere Mülltrennung wäre hier von Nutzen, da Nickel zu etwa 60% recyclebar ist.
Nickel ist für einige Organismen essentiell, wirkt jedoch in hohen Konzentrationen toxisch. Metallisches Nickel und einige Nickelverbindungen zeigen eine teratogene und kanzerogene Wirkung bei Säugetieren. Die Nickelkonzentration in Pflanzen liegt normalerweise bei etwa 1 μg/g, mehr als 50 μg/g gelten als toxisch. Einen außergewöhnlich hohen Nickelgehalt hat Tee, mit 7,6 mg/kg getrockneter Blätter.
Es gibt etwa 70 Pflanzenarten, die besonders hohe Konzentrationen von Nickel anreichern. Hierbei ist zu denken an über 10000 ppm auf die Trockenmasse der Pflanze bezogen. Für normale Pflanzensamen gelten 0,5-2 ppm Nickel in einer Nährlösung als toxisch. Während die meisten Pflanzen relativ hohe Konzentrationen Nickel tolerieren, sind einige Getreidesorten wesentlich empfindlicher. Bei einer Bewässerung mit einem Nickelgehalt von 40 ppm können sie absterben. Eine Kalkung des Bodens kann die Nickelaufnahme jedoch drastisch reduzieren. Andererseits können hohe Nickelkonzentrationen auch andere Schwermetalle verdrängen. Klärschlamm, der mehr als 200 ppm Nickel in der Trockenmasse enthält, sollte nicht mehr auf landwirtschaftlichen Boden aufgebracht werden.
Wachstumshemmungen bei Algen wurden beispielsweise bei Konzentrationen von 0,5-10 ppm beobachtet. Fische scheinen hingegen weniger empfindlich auf Nickel zu reagieren, was jedoch je nach Art sehr unterschiedlich sein kann. Der LC50-Wert, der angibt, bei welcher Konzentration eines Stoffs die Hälfte einer Population stirbt, liegt bei der Wasserflohart Daphnia hyalina auf 48 Stunden bezogen bei 1,9 ppm. Die chronische Nickeltoxizität für Daphnia magna beträgt 30-150 ppb. Der LD50-Wert für marine Krebse liegt bei etwa 150-300 ppm. In Organen von Vögeln, die sich vorwiegend von Wasserorganismen ernähren, ist ein Nickelgehalt von 0,6-36 ppm (auf die Trockenmasse bezogen) gefunden worden. Auch die Anreicherung des Elements bei Ratten findet vor allem in der Lunge statt, wobei die Konzentrationen etwa 4-40mal höher sind als in anderen Organen.
Die fünf natürlich vorkommenden Isotope von Nickel sind alle stabil. Acht weitere Isotope gelten als instabil.
Der Nickelgehalt im menschlichen Körper liegt bei etwa 10 mg. Da Nickel für einige Organismen essentiell ist, könnte das eventuell auch für den Menschen zutreffen. In diesem Fall ginge es jedoch wahrscheinlich um eine benötigte Menge von etwa 5 μg, dem eine Einnahme von etwa 150 μg gegenübersteht. Die Funktion könnte in der Anwesenheit von Nickel in dem Enzym Urease liegen, das die Umsetzung von Harnsäure in Ammoniak katalysiert. Nickel wird im Magendarmtrakt schlecht resorbiert, wenn es nicht in bestimmten Komplexen vorliegt.
Eine größere Gefahr als Nickel im Wasser stellt die Inhalation von Nickel dar. Diese kann etwa Lungenkrebs verursachen oder Tumore in der Nase. Die krebserregende Wirkung von Nickel könnte darauf zurückzuführen sein, dass es in der DNA-Polymerase an Stelle von Zink- und Magnesiumatomen tritt. Beobachtungen wurden jedoch vor allem bei Arbeitern gemacht, die in der Nickelverarbeitung beschäftigt sind. Normalerweise kommen Menschen ansonsten höchstens durch Rauchen in Kontakt mit dieser Problematik.
Hautkontakt mit Nickel löst bei vielen Menschen Dermatitis aus. Dies gilt auch für Nickellösungen. Nickelallergien sind bei Frauen verbreiteter als bei Männern.
Nickelverbindungen können in hohen Konzentrationen toxisch wirken, sind jedoch oft nicht gut in Wasser löslich, was die Schädlichkeit vermindern kann. So ist beispielsweise Nickeltetracarbonyl in Wasser unlöslich, gilt aber als sehr giftig und karzinogen.
Auf Verschlucken von größeren Mengen Nickel reagiert der Körper im Allgemeinen mit Brechreizen, wodurch der Stoff wieder aus dem Körper entfernt wird.
Um Nickel aus dem Wasser zu entfernen, kann man Aktivkohle verwenden. Eine andere Möglichkeit bietet Koagulation. Nickel lässt sich nur unter bestimmten Bedingungen, nämlich bei einem pH-Wert von minimal 9,5 vollständig ausfällen, nachdem es in unlösliches Nickelhydroxid umgewandelt wurde. Die Trinkwassernormen der EU und Deutschlands geben eine maximale Nickelkonzentration von 0,02 mg/L vor. Die WHO empfiehlt eine Konzentration von maximal 0,07 mg/L. Quellenangaben
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