Boor (B) en water

Zeewater bevat circa 4-5 ppm boor. In rivierwater zijn dit over het algemeen slechts ongeveer 10 ppb. In zeewieren zijn boorconcentraties van 8-15 ppm en in mosselen van 4-5 ppm (vochtige stofgehalte) te vinden.
Boor komt in opgeloste vorm meestal als B(OH)₃(aq) of B(OH)₄^-(aq) voor.
 

Hoe en in welke verbindingen reageert boor met water?

Onder normale omstandigheden reageert boor niet met water. Bij zijn verbindingen kan dat wel het geval zijn. Zo reageert bijvoorbeeld het boortrifluoride-ethylether-complex met water, waarbij diethylether en BF₃ ontstaan en hoogontvlambare gassen vrijkomen. Een aantal boorverbindingen, zoals boortriiodid, zijn in water hydrolyserend.
 

Oplosbaarheid van boor en/of zijn verbindingen in water

Boorzouten zijn in de regel in water goed oplosbaar. Boorzuur heeft een oplosbaarheid van 57 g/L, borax van 25,2 g/L en boortrioxide van 22 g/L. Boortrifluoride is met 2,4 g/L duidelijk slechter oplosbaar in water en sommige boorverbindingen, zoals boornitride, kunnen zelfs compleet onoplosbaar in water zijn.

Oplosbaarheid en waardoor deze beïnvloed kan worden

Hoe kan boor in water terechtkomen?

De belangrijkste mineralen waarin boor voorkomt, zijn kerniet, borax, ulexiet en colemaniet. Bovendien is het in leisteen en leemrijke gesteentes te vinden. In luchtdroge grond komt men boorconcentraties van circa 5-80 ppm tegen. Aan bijzonder boorrijke standplaatsen, bijvoorbeeld fumaroles, is het element vooral in vorm van boorzuur, boraten en boormineralen te vinden. In hoeverre het aan kleimineralen wordt gebonden hangt af van de pH-waarde. Uit grond en gesteente kan boor door verwering vrijkomen en in wateren terechtkomen.
In de industrie wordt het pure element, behalve bij de productie van metaalboriden of ter verbetering van de geleidbaarheid van bijvoorbeeld aluminium, zelden gebruikt.
Van metaalboriden worden bijvoorbeeld turbineschoepen, raketaandrijvingen, bakken voor reacties bij hoge temperatuur en elektrodes gemaakt. Staal krijgt door toevoeging van boor een grotere hardheid.
Natriumperboraat wordt in wasmiddel als bleekmiddel gebruikt. Hieruit ontstaat tenslotte boraat, waarvan men weet dat het directe schade aan waterplanten veroorzaakt. Boraten dienen bovendien als waterontharders. Andere boorverbindingen worden bij de productie van glas, glasvezels, keramiek en email gebruikt. Glas wordt steviger en minder gevoelig voor hitte en met glasvezels kunnen gebouwen geïsoleerd worden. De verbindingen zijn ook bestanddeel van reinigingsmiddelen, batterijen, deels illegale conserveringsmiddelen en oogdruppels. De belangrijkste boorverbindingen zijn borax, booroxide en boorzuur. Zo worden bijvoorbeeld boorzuur en borax in grote hoeveelheden aan meststoffen en pesticiden toegevoegd. Het element is bovendien bestanddeel van impregnatie- en houtbeschermingsmiddelen. In vorm van boorcarbid of boornitride wordt het als schuurmiddel ingezet.
Een bijzondere functie heeft boor ingebed in een polymeermatrix. Het wordt gebruikt om kernreactoren te reguleren en in gevaarlijke situaties af te koelen. Ook dient het ter absorptie van neutronen in de kern van de reactor.
Boor komt vaak via stortplaatsen voor huishoudelijk of chemisch afval in bodem en grondwater terecht, als deze niet voldoende beveiligd zijn. Hier is het ook een typisch indicatorstof dat aangeeft, dat er waarschijnlijk nog andere schadelijke stoffen aanwezig zijn.
 

Welke milieuproblemen kunnen door waterverontreiniging met boor ontstaan?

Boor is voor een aantal organismen essentieel en schijnt een rol bij de celdeling te spelen. Dit geldt bijvoorbeeld voor groenwieren, maar ook voor hogere plantensoorten. Een tekort aan boor leidt tot groeiproblemen en problemen bij het mobiliseren van suikers. De boorverbinding die waarschijnlijk hoofdzakelijk wordt opgenomen, is boorzuur. Planten bevatten 30-75 ppm boor (drogestofgehalte). Vanaf een concentratie van circa 100 ppm wordt meestal een toxische werking zichtbaar. Dit kan o.a. de opbrengsten van de oogst verminderen. Terwijl grassoorten relatief hoge concentraties van dit element tolereren, zijn coniferen er heel gevoelig voor. Toch hebben over het algemeen vooral bomen in verhouding met andere planten een grotere hoeveelheid boor nodig. Als tolereerbare concentratie van boor in de grond worden 25 ppm beschouwd.
Voor gewervelden schijnt boor niet essentieel te zijn.
Hogere concentraties boor in wateren hebben een toxische werking op vissen. Hierbij gaat het om ongeveer 10-300 mg/L. Voor waterplanten is vooral boraat gevaarlijk.
Terwijl boorzuur als zwak waterbedreigend stof geldt, worden boorhalogeniden bij de “Wassergefährdungsklasse 3” (WKG 3) gerekend en zijn dus sterk waterbedreigend. Boor heeft een middelgrote mobiliteit en een laag transformatiepotentiaal. Daarom wordt zijn verspreidingspotentiaal als relatief hoog beschouwd.
Van boor zijn er twee stabiele en veertien instabiele isotopen.
 

Welke gezondheidseffecten kan boor in water veroorzaken?

Het menselijke lichaam bevat ongeveer 0,7 ppm boor, een element dat waarschijnlijk niet essentieel voor onze lichaamsfuncties is. Toch nemen wij dit element met ons voedsel op, omdat het wel essentieel voor planten is. De dagelijkse inname ligt normaal bij circa 2 mg. De in groente en fruit aanwezige hoeveelheid ligt duidelijk onder de grens waarbij boor schadelijk voor de gezondheid zou kunnen zijn.
Bij een inname van ongeveer 5 g boorzuur wordt het menselijke lichaam duidelijk beïnvloed en er treden misselijkheid, braken, diaree en problemen van de bloedsomloop op. Ongeveer 20 g gelden als levensgevaarlijk. Bovendien irriteert boorzuur de ogen en huid. Zware invretingen kunnen door contact met bijvoorbeeld boortrifluoride ontstaan.
Het is mogelijk dat er een samenhang tussen de hoeveelheid boor in bodem en drinkwater en het vakere optreden van artritis in de bevolking bestaat.
Zowel boorzuur, als borax worden in bepaalde hoeveelheden in de geneeskunde gebruikt. De eigenschap van boor om neutronen te absorberen wordt bovendien bij de behandeling van hersentumoren toegepast (boron neutron capture therapy).
 

Welke waterzuiveringstechnologieën kunnen toegepast worden om boor te verwijderen?

In de natuur komt boor vooral als boorzuur en in vorm van de zouten van boorzuur voor. Omdat het duidelijk op silicaat lijkt, kan vooral boorzuur met behulp van ionenwisselaars slechts met moeite verwijderd worden.

De drinkwaternormen van WHO en EU geven verschillende waardes voor de maximale boorconcentratie aan. De WHO noemt 0,5 mg/L, terwijl in de EU-richtlijn 1 mg/L toegestaan wordt. De Nederlandse wetgeving oriënteert zich aan de strengere WHO-waarde. Hier zijn dus ook 0,5 mg/l toegestaan.

Vergelijking drinkwaternormen

Literatuurverwijzingen

Terug naar het periodiek systeem der elementen

Terug naar de overzicht van elementen en water