De feiten over koper

Wat is koper?

Koper is een licht roodbruin metaalelement met het symbool "Cu" en atoomnummer 29 in het periodiek systeem der elementen. De naam koper is afgeleid van het woord Cyprus, het eiland waar de Romeinen hun kopervoorraad vandaan haalden. Het was het eerste metaal dat op grote schaal door mensen werd gebruikt.

Natuurlijk voorkomend puur koper wordt "native copper" genoemd. Koper wordt ook in de natuur gevonden gemengd met andere elementen in een aantal verbindingen, waarvan er veel te onderscheiden zijn door hun blauwgroene kleur. Turquoise, malachiet en azuriet zijn drie schitterend gekleurde koperverbindingen die worden gebruikt als edelstenen. Kopersulfaat en koperoxide zijn twee belangrijke koperverbindingen die worden gebruikt in de industrie en landbouw. ​​Koper kan worden gemengd met andere metalen om legeringen te vormen, zoals brons (koper en tin) en messing (koper en zink).

Geoxideerd koper, of koper dat is blootgesteld aan lucht, ontwikkelt een groene coating of "patina" die te zien is op oude koperen centen, het Vrijheidsbeeld en koperen daken.

Waar wordt koper gevonden?

Koper is van nature aanwezig in gesteente, hetzij in zijn pure vorm of in verbindingen. Geologische, meteorologische en biologische processen verspreiden koper in de lucht, de bodem en het water, evenals in organismen.

De grootste bekende koperertsafzettingen ter wereld bevinden zich in Chuquicamata in de Chileense Andes, en de grootste afzetting van natuurlijk koper bevindt zich op Michigan's Upper Peninsula. De grootste koperproducenten zijn Chili, dat 35 procent van het koper ter wereld levert, en de Verenigde Staten, die ongeveer 11 procent produceren. Canada, de landen van de voormalige Sovjet-Unie, Zambia, China, Polen en de Democratische Republiek Congo zijn ook koperproducerende landen.

Menselijke activiteit is verantwoordelijk voor een groot deel van het koper dat tegenwoordig in de lucht, de bodem en het water wordt aangetroffen. Industriële activiteiten zoals smelterijen, gieterijen, energiecentrales, verbrandingsovens en andere verbrandingsbronnen stoten koper uit in de atmosfeer, waar het in neerslag naar de aarde kan terugkeren. Smelterijen en andere koperproductiefaciliteiten stoten hoge koperconcentraties uit in de omringende lucht en bodem. Kopermijnen kunnen een belangrijke bron van vervuiling zijn. Koper en andere mineralen die aanwezig zijn in de tailings - het afval dat overblijft nadat erts uit gesteente is gewonnen - vinden hun weg naar de bodem en waterwegen. Water kan ook worden vervuild door een aantal andere koperbronnen, waaronder landbouwafval van boerderijen die koperhoudende pesticiden gebruiken.

Koper is een essentieel element voor alle levende organismen en is daarom aanwezig in het voedsel dat we eten (plantaardig of dierlijk) en in menselijk weefsel.

Wat zijn de toepassingen van koper?

Mensen gebruiken al bijna tienduizend jaar koper. Sinds de oudheid wordt koper op zichzelf en in combinatie met andere metalen gebruikt om wapens, gereedschappen, huishoudelijke artikelen en kunstwerken te maken.

De hoge geleidbaarheid van koper maakte het tot het metaal bij uitstek bij de ontwikkeling van de elektrotechniek in de 18e en 19e eeuw. Koper is wereldwijd het derde meest geconsumeerde metaal, na staal en aluminium. Tegenwoordig is de bouw verantwoordelijk voor het grootste verbruik van koper. Koper wordt gebruikt bij de bouw van huizen en andere gebouwen, bij de vervaardiging van auto's en vliegtuigen, en voor leidingen. De elektrische en elektrische productenindustrie is de op een na grootste verbruiker van koper. Koper wordt ook gebruikt in de telecommunicatie. Een aanzienlijke hoeveelheid koper die in de Verenigde Staten wordt gebruikt, is afkomstig van gerecycled schroot en schroot dat overblijft bij de koperproductie.

Een Amerikaanse koperlegeringspenny uit 1936, een verzinkte stalen penny uit 1943 en een moderne kopergecoate zinken penny uit 2004. Fotocredit: Dartmouth Toxic Metals Research Program

Amerikaanse centen werden van 1793 tot 1837 gemaakt van puur koper. In de daaropvolgende jaren werden ze gemaakt van verschillende koperlegeringen, waaronder brons en messing. In 1943, toen kopervoorraden werden bestemd voor de oorlogsinspanningen van de Tweede Wereldoorlog, bestond het merendeel van de geslagen centen uit verzinkt staal. Sinds 1982 bevatten centen slechts 2,5 procent koper - het is zink met een dunne koperlaag.

Kopersulfaat, een natuurlijk voorkomend en vervaardigd koperzout, wordt gebruikt als fungicide op gewassen, als pesticide om slakken en naaktslakken te doden en als waterbehandeling om waterplanten te doden. Deze chemische stof heeft ernstige chronische toxiciteit met gevolgen voor landbouwarbeiders en het milieu.

Moderne koperen of koperlegering armbanden uit Zimbabwe. Fotocredit: Dartmouth Toxic Metals Research Program

Koperverbindingen worden ook gebruikt om hout te conserveren en als leerlooichemicaliën en beitsmiddel (fixeermiddel) bij het verven van textiel. Koper wordt vandaag de dag nog steeds gebruikt voor kunstwerken en sieraden over de hele wereld. In delen van Afrika worden koperen armbanden en kunstwerken gemaakt van weggegooid koperdraad en restjes. In veel delen van Zuid- en Zuidoost-Azië worden koper, messing en brons veel gebruikt in kookgerei, schalen, religieuze beelden en kunstwerken. Navajo en andere stammen uit het zuidwesten van de VS gebruiken soms koper in sieraden.

Hebben we koper nodig voor onze gezondheid?

Voedingsmiddelen die koper bevatten. Fotocredit: Dartmouth Toxic Metals Research Program

Koper is een essentiële voedingsstof voor alle levende wezens. Koper is een bestanddeel van meer dan 30 enzymen in het menselijk lichaam, waaronder enkele die betrokken zijn bij de collageensynthese. Bij mensen is koper noodzakelijk voor de gezonde ontwikkeling van bindweefsel, zenuwbedekkingen en botten. Het is ook betrokken bij zowel het ijzer- als het energiemetabolisme. Een kopertekort kan, hoewel zeldzaam, bloedarmoede en afwijkingen aan het bindweefsel, de botten en het zenuwstelsel veroorzaken.

De Dietary Reference Intake (DRI) richtlijnen, vastgesteld in 2001 door de US Food and Nutrition Board van het National Academies Institute of Medicine, stellen zowel de aanbevolen dagelijkse hoeveelheid (ADH) als de bovengrens voor koperinname vast. De aanbevolen inname van de groep is 0.9 milligram koper per dag voor volwassenen, meer voor zogende vrouwen (1,3 milligram) en minder voor kinderen (0,34 milligram voor kinderen tot drie jaar en 0,44 milligram voor kinderen tussen vier en acht jaar). De bovengrens is 10 milligram per dag voor gezonde volwassenen. Omdat het lichaam geen koper synthetiseert, moet dit essentiële niveau van koper uit voeding komen.

Goede bronnen van koper in de voeding zijn lever en ander orgaanvlees, oesters, noten, zaden, pure chocolade en volkoren granen. Een beetje koper is ook aanwezig in aardappelen, rozijnen, champignons, kikkererwten en andere peulvruchten. Drinkwater dat via koperen leidingen wordt aangevoerd, kan bijdragen aan de koperinname.

Overmatig zink in de voeding kan een kopertekort veroorzaken.

Kan koper een gezondheidsrisico vormen?

Net zoals een beetje koper essentieel is voor een goede gezondheid, kan teveel schadelijk zijn. Een gezond mens kan wat overtollig koper uitscheiden. Hoge doses, langdurige blootstelling en bepaalde blootstellingsroutes kunnen echter de biologische processen die overtollig koper uit het lichaam uitscheiden, overweldigen.

Inademing van koperstof en -dampen (afkomstig van koperproductie- en -verwerkingsfaciliteiten) kan de luchtwegen aantasten en hoesten, niezen en pijn op de borst veroorzaken. Het kan ook een negatief effect hebben op het maag-darmkanaal en misselijkheid en diarree veroorzaken. De lever- en endocriene functie kunnen ook worden beïnvloed. Sommige onderzoeken hebben veranderingen in het bloed aangetoond, waaronder een verlaagd aantal hemoglobine en erytrocyten na blootstelling aan koper door inademing. Koperstof en dampen kunnen oogirritatie, hoofdpijn en spierpijn veroorzaken.

Het innemen van grote hoeveelheden koperverbindingen (zoals kopersulfaat) kan de dood veroorzaken door zenuwstelsel-, lever- en nierfalen. Sommige onderzoeken hebben aangetoond dat de inname van koper ook betrokken kan zijn bij coronaire hartziekten en hoge bloeddruk, hoewel andere onderzoeken hebben aangetoond dat kopergebrek een rol kan spelen bij coronaire hartziekten. Een hoog kopergehalte in drinkwater kan braken, buikpijn, misselijkheid en diarree veroorzaken en is gemeld bij mensen die water uit koperen leidingen drinken.

Zink en chelatoren kunnen worden gebruikt om overtollig koper uit het lichaam te verwijderen.

Het is niet bekend of koper een rol speelt bij kanker of geboorteafwijkingen.

Wie loopt risico op schade door kopervergiftiging?

Grote doses koperhoudende verbindingen, zoals kopersulfaat, zijn giftig, zelfs voor mensen met een gezonde lever. Sommige mensen lopen echter een groter risico op kopertoxiciteit. Mensen met bepaalde leverziekten en mensen met een erfelijk onvermogen om koper te metaboliseren, zijn bijzonder gevoelig voor kopertoxiciteit, zoals mensen met de ziekte van Menkes, erfelijke aceruloplasminemie en de ziekte van Wilson.

Penicillamine, waarvan de chemische structuur hier wordt weergegeven, wordt gebruikt als chelaatvormer bij de behandeling van de ziekte van Wilson. Fotocredit: Dartmouth Toxic Metals Research Program

Mensen met de ziekte van Wilson, een recessief erfelijk onvermogen om koper uit het lichaam te elimineren, lopen een bijzonder risico op het ontwikkelen van toxische hoeveelheden koper in hun weefsels, met name in de lever en de hersenen. Onbehandeld kan deze aandoening leiden tot leverfalen, ernstige neurologische of psychiatrische problemen en de dood.

De ziekte van Wilson kan effectief worden behandeld met zinkacetaat, dat de opname van koper blokkeert. Chelaatvormers zijn ook effectief doordat ze zich aan koper in het lichaam binden en ervoor zorgen dat het via de urine wordt uitgescheiden. Beide soorten behandelingen moeten gedurende het hele leven van de patiënt worden voortgezet. Het verminderen van koper uit de voeding kan ook de symptomen verminderen, hoewel dit alleen geen effectieve behandeling is. Dragers van de ziekte – mensen met één kopie van het defecte gen – zullen de ziekte niet ontwikkelen, maar kunnen een licht abnormaal kopermetabolisme hebben. Hoewel de ziekte van Wilson bij slechts één op de dertig000 mensen wereldwijd voorkomt, kan maar liefst één op de honderd mensen drager zijn van het gen voor de ziekte. Er zijn verschillende methoden voor de diagnose van de ziekte, zoals urineanalyse en leverbiopsie. Er is nog geen genetische screening beschikbaar om personen te identificeren die risico lopen, omdat de ziekte wordt veroorzaakt door een van de 200 mutaties.

Er zijn andere aandoeningen met kopertoxiciteit die een genetische link lijken te hebben. Indiase kindercirrose, die kinderen in Zuid-Aziatische landen treft, lijkt het resultaat te zijn van een genetische aanleg voor kopergevoeligheid in combinatie met een hoge blootstelling aan koper (vaak van melk gekookt in koperen of messing pannen). Soortgelijke aandoeningen bij kinderen zijn ook in andere delen van de wereld voorgekomen waar water hoge kopergehaltes bevatte. Nogmaals, deze kinderen lijken een genetische aanleg te hebben voor een slecht kopermetabolisme.

Mensen die in de buurt van koperproducerende faciliteiten wonen of werken, zoals mijnen, smelterijen of raffinagefaciliteiten, of in de koperproductie, lopen een verhoogd risico op blootstelling aan overmatige hoeveelheden koper. Blootstelling kan plaatsvinden door inademing van koperstof en koperdampen.

Is koper in het milieu een gezondheidsrisico?

Het antwoord op deze vraag is complex. Koper is een noodzakelijke voedingsstof en komt van nature voor in de omgeving in rotsen, aarde, lucht en water. We komen elke dag in contact met koper uit deze bronnen, maar de hoeveelheid is meestal klein. Een deel van dat koper, met name in water, kan door het lichaam worden opgenomen en gebruikt. Maar veel van het koper waarmee we in contact komen, is stevig gebonden aan andere verbindingen, waardoor het noch nuttig noch giftig is. Het is belangrijk om te onthouden dat de toxiciteit van een stof is gebaseerd op hoeveel een organisme eraan wordt blootgesteld en de duur en route van blootstelling.

Er zijn bronnen van koper in het milieu die wel een gezondheidsrisico vormen. Van ongeveer de helft van de locaties voor gevaarlijk afval op de Nationale Prioriteitenlijst van de EPA is bekend dat ze koper bevatten. Lucht en bodem nabij koperverwerkingsfaciliteiten zoals smelterijen bevatten doorgaans veel hogere kopergehalten dan in andere gebieden. Afvloeiing uit de landbouw kan op koper gebaseerde pesticiden bevatten. Deze kunnen een gezondheidsrisico voor de mens opleveren. Koper bindt zich echter zeer gemakkelijk aan verbindingen in de bodem en het water, waardoor de biologische beschikbaarheid ervan voor de mens wordt verminderd.

Een potentiële bron van overmatige koperblootstelling bij mensen is drinkwater dat via koperen leidingen en koperen gootstenen wordt getransporteerd. Kleine hoeveelheden koper uit de leidingen lekken in water, vooral in warm water en water dat al enkele uren of een hele nacht in de leidingen heeft gestaan. Zuur water (lage pH) zal meer koper uitlogen dan basisch water (hoge pH). Zacht water bevat waarschijnlijk meer koper dan hard water, omdat het niet de mineralen bevat die een beschermende laag vormen aan de binnenkant van de leidingen, waardoor wordt voorkomen dat koper uitspoelt. Blauwgroene watervlekken onder de kranen duiden op koper in het water. Sommige mensen die water met een hoog kopergehalte drinken, kunnen last krijgen van misselijkheid, braken, buikpijn en diarree. De hoeveelheid koper die doorgaans in het water van koperen leidingen wordt aangetroffen, is doorgaans geen bedreiging voor de gezondheid.

Alleen water uit de koude kraan gebruiken om te drinken en eten te bereiden kan de hoeveelheid koper die uit de leidingen lekt verminderen. Het water laten lopen tot het heel koud is nadat het een nacht of langer dan zes uur in de leidingen heeft gestaan, zal ook de kopergehaltes verminderen. Ervoor zorgen dat er geen elektrische apparaten op de leidingen zijn geaard, kan corrosie van de leidingen verminderen. Waterfilters kunnen ook koper uit water verwijderen. Controleer het etiket van de fabrikant van het filter om te zien of koper een van de chemicaliën is die eruit worden gefilterd.

Zijn er federale richtlijnen of normen voor koper?

Onder de federale Safe Drinking Water Act beperkt de US Environmental Protection Agency (EPA) de hoeveelheid koper in openbare drinkwatervoorzieningen tot 1,3 mg per liter. Onder de Superfund Act beschouwt de EPA 5,000 pond koper of 10 pond kopersulfaat in een gebied als een "gevaarlijke stof."

De Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) staat niet meer dan 1 mg koper per liter flessenwater toe. Het National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) en de Occupational Safety and Health Administration (OSHA) hebben elk hun eigen normen voor de hoeveelheid koper en koperdampen die op de werkplek zijn toegestaan.

Waar kan ik meer leren over koper?

De Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) van de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention heeft een uitstekende webgebaseerde verklaring over de volksgezondheid over koper beschikbaar op Agency for Toxic Substance & Disease Registry.

De Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) van de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention heeft een diepgaand toxicologisch profiel over koper opgesteld bij de Agency for Toxic Substance & Disease Registry.