Cobalt im Trinkwasser

Das chemische Element Cobalt ist selten und nur in geringen Mengen in verschiedenen Erzen enthalten. Es kommt hauptsächlich in Nickel- und Kupfererzen vor. Das Schwermetall ist stahlgrau und sehr zäh, außerdem ist es ferromagnetisch. Diese Eigenschaft verliert es erst bei 1150 °C.

Cobalt ist in der Metallverarbeitung ein wichtiger Zusatz in hitzebeständigen Legierungen. Die Farbpigmente des Schwermetalls sind leuchtend blau und finden Verwendung beim Färben von Emaille, Glas und Keramik. Auch in der Akkumulatoren-Industrie ist Cobalt ein bedeutsames Material für mobile Anwendungen.

Wo und wie häufig kommt Cobalt vor? Welcher Grenzwert gilt für das Trinkwasser?

Das seltene Element ist mit einer Häufigkeit von 0,004 Prozent in der Erdkruste enthalten und steht damit an dreißigster Stelle. Außer im Erdkern oder in Meteoriten kommt gediegenes, also reines, Cobalt nur höchst selten vor. Es ist fast immer zusammen mit anderen Mineralen anzutreffen, wie Nickel, Eisen, Uran, Silber und Kupfer. Nickel gibt es etwa drei- bis viermal so oft wie Cobalt. Beide Metalle binden sich leicht an Eisen.

In Spuren ist Cobalt in vielen Böden enthalten. In einigen Cobalterzen hat sich das Schwermetall durch chemische Prozesse oder Verwitterung angereichert. Die wichtigsten sind Asbolan, Cobaltit, Erythrin, Heterogenit, Linneit, Siegenit und Skutterudit. Dabei ist der Cobaltgehalt dieser Erze mit nur 0,1 bis 0,3 Prozent sehr dürftig.

Schätzungen zufolge gibt es etwa 25 Millionen Tonnen Cobalt-Ressourcen auf der Erde; die bekannten Cobaltreserven belaufen sich auf 7,1 Millionen Tonnen. Dabei befinden sich die wichtigsten Vorkommen in Afrika, und zwar in der Demokratischen Republik Kongo und in Sambia. Dort kommt Cobalt gemeinsam mit Kupfer vor. Weitere wichtige Ressourcen befinden sich in Australien, Kanada, Kuba, Marokko, Russland und den USA. Forscher vermuten, dass sich noch rund 120 Millionen Tonnen Cobalt in der Erdkruste befinden, beispielsweise auf dem Meeresboden von Atlantischem, Indischem und Pazifischem Ozean.

Woher kommt der Schadstoff? Wie gelangt er ins Trinkwasser?

Kobalt kommt im Boden meist in Form von Kristallgittern aus Eisen-Magnesium-Mineralien vor. Durch Verwitterung werden Co²⁺-Ionen freigesetzt, die dann organische Verbindungen eingehen.

In die Umwelt und letztlich ins Trinkwasser gelangt Cobalt durch die Verwendung in der Industrie. Das Schwermetall fällt bei der Gewinnung von Nickel als Nebenprodukt an und kommt beispielsweise in hitzebeständigen Legierungen bei Düsentriebwerken zum Einsatz. Auch die Asche aus Kohlekraftwerken enthält Cobalt. Weitere Einsatzgebiete sind die Bestrahlung von Lebensmitteln zur Konservierung und medizinischer Artikel zur Desinfektion.

Als Schwermetall löst sich Cobalt nicht in Wasser. In Wasser vorkommendes Cobalt ist gebunden und liegt hauptsächlich als Cobaltchlorid, Cobaltnitrat oder Cobaltsulfat vor. Diese Verbindungen gelten allesamt als gewässergefährdend. Dennoch enthält die Trinkwasserverordnung keinen Grenzwert für Cobalt speziell, sondern lediglich die Grenzwerte für verschiedene Cobaltverbindungen. Der Grenzwert für Nickel gilt in der praktischen Anwendung auch für Cobalt.

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Wie lässt er sich reduzieren?

Wasser, das mit Cobalt oder anderen Schwermetallen belastet ist, ist nicht zum Verzehr geeignet. Mithilfe von Ionenaustauschern lässt sich Cobalt aus dem Wasser entfernen.

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Wie schädlich ist der Stoff für Mensch und Umwelt?

Cobalt ist für Menschen ein essenzielles Spurenelement, das in Vitamin B12 enthalten ist. Der menschliche Körper enthält etwa 0,02 ppm Cobalt. Der Körper benötigt etwa 0,02 μg Vitamin B12. Gelangt Cobalt in anderer Form in den menschlichen Körper, kann der Organismus das Schwermetall nicht verwerten und scheidet es wieder aus.

Die im Trinkwasser enthaltene Menge von 0,1 bis 10 ppb (parts per billion) sind zu vernachlässigen. In höherer Dosierung ab etwa 25 mg pro Tag ist es giftig und kann Cobalt schwere Haut-, Herz-, Leber-, Lungen-, Nieren und Schilddrüsenschäden verursachen. Darüber hinaus gilt elementares Cobalt als krebserregend. Cobalt steht zudem in Wechselwirkung mit Eisen. Nimmt der Körper vermehrt das eine Element auf, kann er das andere nicht richtig verwerten. Ein Vitamin-B12-Mangel kann zu Anämie führen, weil der Körper zu wenig rote Blutkörperchen produziert, die den Sauerstoff transportieren können. Vitamin B12 stabilisiert zudem das Nervengewebe und unterstützt die Freisetzung von Energie aus Fetten und Kohlehydraten.

Cobalt ist auch für viele andere Organismen essenziell. Als Bestandteil von Vitamin B12 ist es auch Bestandteil von verschiedenen Enzymen. Wie wichtig Cobalt für Pflanzen ist, ist bei vielen Gattungen noch unklar. Es ist für Hülsenfrüchte essenziell und darin auch in größeren Mengen vorhanden.

Cobalt ist in normalen Böden enthalten. Pflanzen nehmen das Element nicht nur über die Wurzeln, sondern auch über die Blätter auf. Hohe Cobaltkonzentrationen können zu einem Eisen- und Kupfermangel führen, weil Cobalt diese Spurenelemente verdrängt. Im Boden sollten nicht mehr als 50 ppm enthalten sein.

Tiere nehmen Cobalt hauptsächlich in Form von anorganischem Cobalt auf. Wiederkäuer können es in Vitamin B12 einbauen. In Tierversuchen waren einige Cobaltverbindungen krebserregend, beispielsweise Cobaltsulfid und Cobaltoxid. Auch der Metallstaub von Cobalt ist krebserregend.

Cobalt ist in marinen Ökosystemen notwendig, wo es Stickstoff in reaktive Verbindungen umwandelt, sodass er den Organismen zur Verfügung steht. Dabei liegt die obere Toleranzgrenze für Fische und Protozoen bei 10 bis 100 ppb Cobalt. In Gewässern kommt es häufig als Sulfat, Nitrat oder Chlorid vor. Sie sind alle wassergefährdend.

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