Het chroomgehalte in zeewater is sterk variabel en ligt bij ongeveer 0,2-0,6 ppb.
Rivierwater bevat over het algemeen circa 1 ppb van dit element, alhoewel ook sterk verhoogde concentraties kunnen optreden, zoals bijvoorbeeld 5-20 ppb in de Rijn of 10-41 ppb in de Elbe in 1988.
In fytoplankton werden concentraties van circa 4 ppm, in zeevissen van 0,03-2 ppm en in oesterweefsel van circa 0,7 ppm (alle waardes drogestofgehaltes) gevonden. Het gehalte in fytoplankton laat op een bioconcentratiefactor van ongeveer 104 tegenover zeewater sluiten.
In opgeloste toestand is chroom of in niet-ionische vorm als driewaardig Cr(OH)3 of als zeswaardig CrO42- te vinden. Het gehalte aan opgeloste Cr3+-ionen is heel gering, omdat zij stabiele complexen vormen.
De oxidatiegraden van chroom lopen van Cr(II) tot Cr(VI). In natuurlijke wateren komt chroom echter vooral in driewaardige vorm voor.
Elementair chroom reageert bij kamertemperatuur niet met water.
Veel chroomverbindingen zijn in water slechts moeilijk of helemaal niet oplosbaar. Chroom(III)verbindingen zijn niet alleen moeilijk oplosbaar, maar ook voor een groot deel aan zweefdeeltjes gebonden. Chroom(III)oxide en chroom(III)hydroxide zijn in water onoplosbaar.
Chroom(VI)oxide is een voorbeeld voor een goed in water oplosbare chroomverbinding en heeft een oplosbaarheid van zelfs 1680 g/L.
Oplosbaarheid en waardoor deze beïnvloed kan worden Chroom komt in de natuur niet in vrije vorm voor. Het belangrijkste chroomhoudende mineraal is chromiet.
Zoals boven genoemd zijn chroomverbindingen van nature slechts in kleine hoeveelheden in wateren te vinden. Het element en zijn verbindingen kunnen echter wel door verschillende industriële afvalwateren in oppervlaktewateren terechtkomen. Zo wordt het bijvoorbeeld voor de veredeling van metaaloppervlaktes of in legeringen gebruikt. Roestvrij staal bevat ongeveer 12-15% chroom. Chroommetaal wordt wereldwijd in hoeveelheden van circa 20000 ton per jaar geproduceerd. Het kan tot hoogglans gepolijst worden en oxideert niet aan de lucht.
Uit de metaalindustrie komt chroom vooral in driewaardige vorm in water terecht. De zeswaardige vorm in industriële afvalwateren is meestal afkomstig van het leerlooien en verven. Chroomverbindingen worden namelijk ook als pigment gebruikt en 90% van het leer wordt met behulp van chroomverbindingen gelooid, waarbij het ontstaande afvalwater ongeveer 5 ppm chroom bevat. Zij zijn ook te gebruiken als katalysatoren, bij het impregneren van hout, bij de productie van audio- en videobanden en in lasers. Chromiet is bovendien uitgangsproduct voor verschillende vuurvast materialen en chemicaliën.
In huishoudelijk afval kan chroom als bestanddeel van verschillende kunststoffen terechtkomen. Via de afvalverbranding kan het zich bij een slechte beveiliging in het milieu verspreiden.
Het isotoop 51Cr komt bij de kernsplitsing vrij en kan voor medische diagnosedoeleinden gebruikt worden.
Chroom is voor een aantal organismen essentieel. Dit geldt echter alleen voor driewaardig chroom. In de zeswaardige vorm is het zelfs heel giftig voor flora en fauna.
Waterverontreiniging met chroom wordt niet als een van de belangrijkste en meest acute milieuproblemen beschouwd, alhoewel het lozen van onbehandeld, met chroom belast industrieel afvalwater in rivieren wel al consequenties heeft vertoont.
De geringe oplosbaarheid van chroom(III)oxides beperkt de in natuurlijke wateren voorkomende concentraties aan chroom. Cr3+-ionen zijn bij pH-waardes boven de 5 bijna niet in water aanwezig, omdat het gehydreerde oxide Cr(OH)3 heel slecht in water oplosbaar is.
Chroom(VI)verbindingen zijn onder aërobe omstandigheden stabiel, maar worden onder anaërobe condities tot chroom(III)verbindingen gereduceerd. Het omgedraaide proces is in een oxiderend milieu ook mogelijk. Bovendien is chroom in het water voor een groot deel aan zweefstoffen gebonden.
De LC50-waarde die de concentratie aangeeft, waarbij de helft van een populatie sterft, ligt bij zoet- en zeewatervissen bij ongeveer 7-400 ppm, bij watervlooien bij 0,01-0,26 ppm en bij algen bij 0,032-6,4 ppm.
Chroom(VI)verbindingen vallen over het algemeen in de watergevaarklas 3 (Duitse “Wassergefährdungsklasse”) en worden dus als sterk waterbedreigend beschouwd.
De fytotoxiciteit van chroom is nog onduidelijk. Het bleek zelfs dat bij concentraties van 500-6000 ppm in de grond geen schade aan de planten hoeft te ontstaan. Kalk of fosfaat in de bodem verminderen de gevoeligheid nog meer. Over het algemeen zijn in luchtdroge grond gemiddeld 2-100 ppm chroom te vinden. De oplosbaarheid van chroom in de bodem is lager dan die van andere potentieel giftige metalen. Vandaar dat ook planten vrij weinig ervan opnemen. Normaal bevatten planten ongeveer 0,02-1 ppm chroom (drogestofgehalte), alhoewel de waardes ook tot de 14 ppm kunnen stijgen. Zo zijn bijvoorbeeld in mossen, maar ook korstmossen, relatief hoge chroomgehaltes te vinden.
Chroom(VI)verbindingen hebben niet alleen bij dieren, maar ook bij planten al bij geringe concentraties een toxische werking die ook wel van de pH-waarde van de grond afhangt. Ook zijn zij in de bodem mobieler dan chroom(III)verbindingen, maar zij worden normaal binnen vrij korte tijd tot chroom(III)verbindingen gereduceerd en kunnen zich vervolgens minder goed verspreiden. Oplosbare chromaten worden in onoplosbare chroom(III)zouten omgezet en zijn dan niet meer beschikbaar voor planten. Op deze manier kan de voedselketen in bepaalde mate voor te veel chroom beschermd worden. De mobiliteit van chromaten in de bodem wordt zowel door de pH-waarde en de sorptiecapaciteit van de bodem, als de temperatuur beïnvloed. Als richtlijn voor het maximale chroomgehalte van landbouwgrond gelden ongeveer 100 ppm.
Chroom heeft van nature vier stabiele isotopen. Er zijn echter ook acht radioactieve isotopen van dit element. Het bijvoorbeeld voor diagnosedoeleinden gebruikte 51Cr valt in de radiotoxiciteitsklas „middel“.
Het menselijke lichaam bevat chroom in een concentratie van ongeveer 0,03 ppm. De dagelijkse inname hangt echter sterk af van de voeding en ligt meestal bij circa 15-200 μg, maar kan ook 1 mg bedragen. De opname van chroom ligt bij ongeveer 0,5-1% en is dus heel gering. Het orgaan waarin men de hoogste chroomwaardes heeft gevonden, is de placenta.
Driewaardig chroom is een essentieel spoorelement voor de mens. Samen met insuline zorgt het ervoor dat glucose weer uit de bloedbaan verwijderd wordt, en draagt het bij aan de vetstofwisseling. De symptomen van diabetes kunnen door een chroomtekort worden versterkt. Bovendien is het in het RNA te vinden. Een chroomtekort is echter een heel zeldzaam verschijnsel en chroomhoudende voedingssupplementen zijn eigenlijk niet gebruikelijk.
Een toxische werking van driewaardig chroom is onwaarschijnlijk, ten minste bij opname via voedsel en drinkwater. Het kan zelfs tot een verbetering van de gezondheid van neuropathie- en encefalopathiepatiënten leiden.
Zeswaardige chroomverbindingen staan daarentegen voor hun negatieve gezondheidseffecten en giftigheid bekend. Zij veroorzaken allergische en astmatische reacties, zijn waarschijnlijk kankerverwekkend en kunnen tot 1000 keer giftiger zijn dan chroom(III)verbindingen. Door chroomverbindingen veroorzaakte vergiftigingsverschijnselen zijn diaree, maag- en darmbloedingen, krampen en lever- en nierschade. Zij kunnen bovendien een mutagene werking hebben. Zeswaardig chroom kan via de placenta aan een ongeboren kind worden doorgegeven en zo ook gezondheidseffecten veroorzaken.
Chroom(VI)oxide is een sterk oxidatiemiddel. Als het opgelost wordt ontstaat chroomzuur die invretingen kan veroorzaken. Zijn inname heeft krampen en verlammingen als gevolg. Als dodelijke dosis gelden circa 1-2 g.
In de meeste landen ligt de grenswaarde voor chroom in drinkwater bij 50 ppb.
Een beroepsziekte in de chroomverwerkende industrie is de vorming van jeukende chroomzweren bij huidcontact met chromaten. Ook de opname van chroomtrioxidestof aan de werkplaats kan kanker verwekken en de ademhalingsorganen beschadigen.
Chroom heeft geen heel grote invloed op de drinkwaterkwaliteit. Het komt normaal ook niet in beduidende concentraties in grond- en oppervlaktewater voor. De speciale verwijdering in rioolwaterzuiveringsinstallaties is daarom niet gebruikelijk.
Toch is een verwijdering van chroom uit water goed mogelijk. Een uitstekende optie zijn ionenwisselaars. Een andere mogelijkheid is het gebruik van actief kool.
Chroom(III) kan men eventueel in vorm van hydroxide laten neerslaan. Precipitatie is echter niet effectief ter verwijdering van chroom(VI)verbindingen. Bij gebruik van ijzersulfaat kan waarschijnlijk chroom(VI) met behulp van het ijzerion gereduceerd worden tot chroom(III) en op deze manier verwijderd worden. Deze methode is echter bij de drinkwaterbereiding niet gebruikelijk. De drinkwaternormen van WHO, EU en Nederland schrijven een maximale chroomconcentratie van 0,05 mg/L voor. Literatuurverwijzingen
Terug naar het periodiek systeem der elementen
Terug naar de overzicht van elementen en water | | | | |
