De gemiddelde koperconcentratie in zeewater ligt bij ongeveer 0,2-3 ppb, waarbij de waardes sterk variabel kunnen zijn. In rivierwater zijn over het algemeen 2-5 ppb te vinden. Zeewieren bevatten circa 2-68 ppm koper (drogestofgehalte), waaruit men een bioconcentratiefactor van 104-105 tegenover zeewater kan concluderen. Bij vissen ligt de koperconcentratie bij ongeveer 0,7-15 ppm, terwijl oesterweefsel zelfs rond de 63 ppm koper kan bevatten.
In opgeloste toestand ligt het element in vorm van CuOH+ of als niet-ionisch CuCO3 voor. Bovendien heeft koper de neiging tot chelatie waarbij het gebruik maakt van beschikbare organische substantie.
Kopermetaal is onder normale omstandigheden een corrosiebestendig materiaal.
Elementair kopermetaal is in water onoplosbaar, wat ook voor koperoxide geldt. Bovendien is koper(I)sulfaat bijna onoplosbaar. Koper(I)chloride heeft echter een oplosbaarheid van 200 mg/L en kopervitriool is zelfs tot 220 g/L in water oplosbaar.
Oplosbaarheid en waardoor deze beïnvloed kan worden Koper komt in verschillende mineralen, zoals chalcopyriet, malachiet, azuriet of cupriet, voor. In natuurlijke wateren is het ondanks de mogelijke verwering slechts in kleine hoeveelheden te vinden. Door de mijnbouw kunnen echter grotere hoeveelheden vrijkomen.
Kopermetaal wordt op commercieel gebied tot circa 50% in de elektroindustrie toegepast, ook omdat het een hoge geleidbaarheid heeft. Ook voor de bouw van pijpleidingen en de werktuigbouwkunde speelt het een belangrijke rol. In dakbedekking, huishoudelijke artikelen en munten wordt het deels in vorm van legeringen gebruikt. De belangrijkste koperlegeringen zijn messing en brons.
Hoe veel koper ondank zijn normaal onoplosbare eigenschappen uit koperleidingen en -bakken ook in het drinkwater terecht kan komen is onder andere van de zuurgraad, de hardheid en de verblijftijd van het water in de leiding afhankelijk.
Ook in landbouw en veehouderij worden koperverbindingen gebruikt en vrijgegeven aan het milieu. Kopersulfaat dient als toevoegsel tot groenvoer bij kopertekort van het vee en wordt in de varkensmast toegepast. Andere verbindingen functioneren als insecticiden, fungiciden of bactericiden. In water worden zij als algiciden of mollusciciden gebruikt. Ook in houtbeschermingsmiddelen zijn koperverbindingen te vinden.
Bovendien bevatten verschillende kleurstoffen koperverbindingen. Zij kunnen zowel voor het lakken van schepen als ook voor het kleuren van glas of email worden gebruikt. Kopersulfaat wordt bovendien voor de productie van lichtgevende stoffen en thermoelementen gebruikt.
Koper en zijn verbindingen kunnen voor een deel gerecycled worden. Vaak belanden zij echter in afvalverbrandingsinstallaties, waaruit zij deels in het milieu worden afgegeven.
Niet te onderschatten is de hoeveelheid aan koper die bij wisselwerkingen van regenwater met dakmaterialen opgelost wordt. Ook hierdoor nemen de kopergehaltes in het slib van rioolwaterzuiveringsinstallaties vaak toe.
Koper is voor vele, misschien zelfs alle organismen van essentiële betekenis, onder andere omdat het een bestanddeel van een groot aantal enzymen is.
Het kopergehalte in normale luchtdroge grond ligt gemiddeld bij circa 10-20 ppm, waarbij een bandbreedte van ongeveer 1-80 ppm voorligt. In gecontamineerde grond kunnen zelfs 3500 ppm voorkomen. Koper is in de bodem relatief immobiel, waarbij de oplosbaarheid van het element bij een pH-waarde van 5-6 het laagst is. Het hoopt zich vooral in de bovenste bodemlagen op, waar het meestal zowel aan anorganisch als ook organisch materiaal is gebonden. Waarschijnlijk heeft het stikstofgehalte van de grond invloed op het passieve transport van koper. Symptomen van een tekort treden bij planten normaal bij concentraties van minder dan 5 ppm op. Kruidplanten en boombladeren bevatten normaal circa 2-20 ppm (drogestofgehalte), waarbij een kopertekort bij waardes van minder dan 3 ppm wordt vermoed. Opvallend is dat in de wortelen hogere concentraties aan koper worden opgeslagen dan in de bovengrondse plantendelen. Bovendien bevatten jonge planten meer koper dan oudere. In korstmossen zijn meestal ongeveer 9-24 ppm en in paddestoelen circa 7-160 ppm van het element te vinden.
Cu2+-ionen zijn vooral voor kleine organismen, zoals bacteriën, schimmels en algen heel giftig. Treedt schade bij hogere planten op, zo uit zich deze in verminderde wortelgroei en chlorose. Planten beschikken echter over regulatiemechanismen voor de koperconcentratie en ook een genetische tolerantievorming is mogelijk.
Opgeloste koperzouten gelden als sterk watergevaarlijk, omdat zij dus giftig voor bacteriën en algen, maar ook voor kreeften en vissen zijn. Bij vissen wordt het element vooral in de lever opgeslagen. Ook oesters nemen het op, waarbij de opname bij aanwezigheid van organische complexvormers duidelijk lager is dan bij hun afwezigheid. Zoetwatervissen en kleine kreeften tolereren over het algemeen ongeveer 30-800 ppb koper. Terwijl het gehalte in zoetwateralgen normaal bij 1,5-6 ppm ligt, kan de zoetwaterplant Ascophyllum zelfs meer dan 100 ppm van het element accumuleren.
Koper is ook voor een aantal waterdieren essentieel. Dit geldt bijvoorbeeld voor schaaldieren, bij welke het in hemocyanine te vinden is dat overeenkomt met de menselijke hemoglobine.
De giftigheid van metallisch koper in warmbloedige organismen is sterk beperkt, omdat het hierin nauwelijks oplost. Kopervergiftigingen treden eerder bij inname van koperverbindingen of reeds opgeloste ionen op. Gevoelig hiervoor zijn vooral herkauwende dieren. Bij varkens werd een sterk groeibevorderende werking van koper ontdekt. Ook kunnen wisselwerkingen met molybdeen voorkomen.
Indirect veroorzaakt koper milieuschade, omdat het de vorming van dioxinen en furanen bij de afvalverbranding katalyseert.
Koper heeft van nature twee stabiele isotopen, waarbij inmiddels ook twaalf instabiele isotopen existeren.
Koper is ook voor de mens een essentieel element. Zijn gehalte in het menselijke lichaam ligt bij ongeveer 1 ppm, waarbij een volwassene dagelijks circa 1,5-3,5 mg koper nodig heeft. Het resorptiepercentage ligt bij rond de 30%, maar 25% worden wederom met de gal uitgescheden. De hoogste concentraties van het element zijn dus ook vooral in de lever te vinden, terwijl ook spieren en botten relatief veel koper bevatten. Het element is bestanddeel van een groot aantal enzymen die onder andere de energieproductie, de bescherming voor vrije radicalen, de hormoonproductie en de synthese van melanine dienen.
Een kopertekort bij de mens is heel zeldzaam, maar kan onder andere in anemie, demineralisatie van de botten en een vermindering van de arterie-elasticiteit naar voren komen. Er bestaat een antagonisme tussen koper en zink.
Algemeen geldt dat een inname van dagelijks 5 mg koper uit redenen van gezondheid beter niet overschreden kan worden. Bij drinkwater gelden gehaltes van onder 1 mg/L als ongevaarlijk. Metallisch koper lost in het organisme nauwelijks op en is daarom redelijk ongiftig. Bovendien bestaan in het lichaam een aantal mechanismen die koper tot een bepaalde hoeveelheid elimineren of binden, zo bijvoorbeeld het proteïne metallothioneine. De toxische werking van vrije koperionen berust vooral op de belemmering van verschillende proteïnen.
Van voordeel is ook dat de inname van koperverbindingen vaak tot braken leidt, waardoor het stof niet heel lang in het lichaam verblijft. Zo kan bijvoorbeeld 5%-kopersulfaatoplossing ook als braakmiddel worden gebruikt.
Er moet wel rekening mee worden gehouden dat kopervergiftigingen bij kinderen duidelijk sneller gevaarlijk worden dan bij volwassenen. Ook een drinkwaterconcentratie van onder 1 mg/L kan bij hen eventueel ten minste een chronische vergiftiging in vorm van een maagdarmziekte veroorzaken. Zelfs het ontstaan van levercirrose is eventueel mogelijk, omdat de koperstofwisseling op jonge leeftijd nog minder goed werkt.
Bovendien zijn twee erfelijke ziekten van de koperstofwisseling bekend, het Menkessyndroom en morbus Wilson. Zij vertragen de groei en leiden vaak tot een vroeg overlijden.
Mogelijkheden ter verwijdering van koper uit water bieden bijvoorbeeld adsorptie, coagulatie, ionenwisselaars of omgekeerde osmose. De van de WHO en de EU voorgegeven drinkwaternorm voor koper ligt bij een maximale waarde van 2 mg/L. Deze concentratie heeft men ook in het Nederlandse Waterleidingbesluit overgenomen. Literatuurverwijzingen
Terug naar het periodiek systeem der elementen
Terug naar de overzicht van elementen en water | | | | |
