Stručná charakteristika
Kobalt je tvrdy, stříbrolesklý kov s feromagnetickými vlastnostmi (přitahován magnetem). V zemské kůře se jedná o vzácný prvek, který se nejčastěji vyskytuje jako doprovodný nerost niklových rud. Kobalt je již tisíce let používán jako modrý pigment pro barvení skla a keramiky. V současnosti je kobalt využíván především pro výrobu vysoce odolných moderních například pro letectví, medicínské účely, nebo šperkařství. Kobalt nalezl uplatnění také v lithium-iontových akumulátorech, izotop kobalt-60 je používán k tvorbě gama záření při léčbě nádorových onemocnění. V nízkých koncentracích se kobalt přirozeně vyskytuje ve všech složkách životního prostředí. Přirozeným zdrojem kobaltu je eroze, vulkanická činnost a požáry. Člověk přispívá k nárůstu množství kobaltu v prostředí především těžbou, metalurgií a spalováním fosiliích paliv včetně dopravy. Kobalt je rostlinami akumulován jen v omezené míře, je znám jeho „přenos“ na býložravce, avšak další pohyb v rámci potravního řetězce se nepředpokládá. Kobalt je jako součást vitaminu B12 pro člověka v stopovém množství nezbytný. Vysoké dávky kobaltu ale mohou být i smrtelné. Při vdechování aerosolů dochází k podráždění horních cest dýchací i plic, při požití se dostavuje nevolnost, zvracení, kožní problémy, dochází k poruchám správné funkce štítné žlázy.
Podrobná charakteristika
Kobalt (Co) je velmi pevný a tvrdý stříbrolesklý kov s feromagnetickými vlastnostmi (podobně jako železo nebo nikl může být magneticky přitahován). V kompaktním stavu je kobalt vůči vzduchu i vodě stabilní. V jemně rozptýleném stavu je kobalt stejně jako železo pyroforický (je samozápalný na vzduchu). Dobře se rozpouští ve zředěné kyselině dusičné, v koncentrované kyselině dusičné se nerozpouští. V ostatních silných kyselinách se kobalt rozpouští velmi pomalu za vzniku vodíku. V současnosti známe 22 radioizotopů Co. Izotop 59Co je jediný v přírodě se vyskytující izotop. Oproti příbuznému niklu je zastoupení kobaltu na Zemi i ve Vesmíru výrazně nižší - obsah kobaltu v zemské kůře se pohybuje pod 0,01 % hmot. V přírodě nejsou známa naleziště rud s převažujícím množstvím kobaltu, ten vždy pouze doprovází niklové rudy a nalezneme jej i jako doprovodný prvek v sulfidických rudách mědi nebo olova. Největším zásoby rud s významným podílem kobaltu jsou v Rusku, Číně, Austrálii, Demokratické republice Kongo, Zambii a Zairu. Světová produkce se v roce 2013 pohybovala kolem 120 000 tun Co. Z hlediska těžby rud s obsahem Co je světovou velmocí Kongo, z hlediska produkce rafinovaného Co pak musíme hovořit o Číně. V posledních letech je produkce Co vyšší, než jeho spotřeba, což v důsledku snižuje dostupnost i cenu Co na světovém trhu.
Už po mnoho set let se kobaltová modř používá na barvení skla a keramiky, v moderní době je také součástí speciální slitiny s obchodním názvem ALNICO (spolu se železem, niklem, hliníkem a mědí), která je základním materiálem pro výrobu velmi silných permanentních magnetů. Radioaktivní izotop, kobalt-60, je používán v lékařské péči (ozařování rakovinných nádorů a dalších tkání), ale také pro ozařování potravin za jejich konzervace. V chemickém průmyslu Co a jeho sloučeniny slouží k výrobě CoO, cyklohexaminu, Co oktanátu, Co soli rozvětvených mastných kyselin. Dále se Co používá při výrobě glazur, organických barev, nátěrových hmot, polotovarů z polyesterové pryskyřice atd. Využívá se také jako katalyzátor, urychlovač či aktivační přísada při výrobě akumulátorových hmot (lithium-iontové akumulátory), nebo pro laboratorní účely.
Účinky na zdraví lidí a zvířat
Vzhledem k širokému výskytu kobaltu v životním prostředí, člověk může přijít do styku s kobaltem společně s inhalací vzduchu či konzumací pitné vody a jídla, která obsahují kobalt, anebo taktéž při styku pokožky s půdou a vodou obsahující kobalt.
Není příliš časté, aby byl kobalt volně dostupný – nevázaný - v životní prostředí, ale když tak nastane a částice kobaltu nejsou vázány na půdní nebo sedimentační částice, vstřebávání rostlinami a zvířaty je vyšší, a může dojít k hromadění kobaltu v tělech zvířat a rostlin.
Kobalt je v malém množství příznivý pro lidský organismus, protože je součástí vitaminu B12, který je nezbytný pro lidské zdraví. Kobalt se používá k léčbě anémie u těhotných žen, protože stimuluje tvorbu červených krvinek. Celkový denní příjem kobaltu je variabilní a může být až 1 mg, ale téměř celé množství projde tělem nevstřebáno, až na tu část obsaženou ve vitamínu B12.
Nicméně příliš vysoká koncentrace kobaltu poškozuje lidské zdraví. Aerosoly jemně rozptýleného práškového kobaltu mohou způsobit nemoci podobné astmatu, s širokou škálou příznaků od kašle, krácení dechu a dušnosti, až po sníženou funkcionalitu plic, plicní fibrózu, plnou invaliditu a smrt. Poškození horních cest dýchacích s příznaky krátkého dechu, kašle i permanentní neschopnost mohou způsobit tyto aerosoly u lidí s expozicí 1-2 mg/m3 ve vzduchu. Folikulitida (zánět vlasového váčku), kožní nemoci a aktivace akné se může objevit u dospívajících dětí. Velké orální dávky kobaltu vedou k anorexii, nevolnosti, zvracení, průjmu, hluchotě, zrudnutí obličeje a ke kožním vyrážkám. Aktivuje zvětšení štítné žlázy blokováním příjmu jodu, zvláště u dětí.
Rostliny rostoucí na kontaminovaných půdách hromadí velmi malé částice kobaltu, a to zejména v částech rostliny, které jíme, jako jsou semena a plody. Půdy v blízkosti těžby a tavících zařízení mohou obsahovat vysoké množství kobaltu, takže konzumace rostlin rostoucích v těchto oblastech mohou pro člověka zdravotní následky.
Zdravotní příznaky, které jsou následkem vysokého příjmu kobaltu:
- Zvracení a nevolnost
- Poruchy vidění
- Problémy se srdcem
- Poškození štítné žlázy
Zdravotní následky mohou být také způsobeny zářením radioaktivních izotopů kobaltu. To může způsobit neplodnost, vypadávání vlasů, zvracení, krvácení, průjem, kóma a dokonce i smrt. Toto záření je někdy používáno pro léčbu pacientů s rakovinou k ozařování nádorů. U takto léčených pacientů se taktéž vyskytuje vypadávání vlasů, průjem a zvracení.
Expozice kobaltem může způsobit úbytek na váze, zánět kůže a respirační přecitlivělost.
U hospodářských zvířat kobalt snižuje dostupnost mědi, železa a manganu. Maximální bezpečný obsah v otravě činí 20 ppm pro skot, 50 ppm pro ovce, 10 ppm pro prasata a 4 ppm pro drůbež. Pro skot byla stanovena toxická hodnota 24 ppm. Skot při kontaminaci kobaltem trpí slabou kondicí, anorexií, sliněním, průjmem. Kobalt způsobuje polycythemii u králíků, kachen, mladých krys a psů.
LD 50 (orálně u potkana) - 6171 mg / kg. (LD50 = Lethal dose/smrtelná dávka 50 = jednotlivá dávka látky, která způsobí smrt 50% populace zvířat z expozice látkou jakoukoli cestou až na inhalaci. LD50 se obvykle vyjadřuje v miligramech nebo gramech na kilogram materiálu živočišného váhy (mg / kg nebo g / kg).)
Výskyt v životním prostředí
Kobalt je prvkem, který se přirozeně vyskytuje v životním prostředí - ve vzduchu, vodě, půdě, horninách, v tělech rostlin a živočichů. Lidé zvyšují množství kobaltu uvolňováním malého množství do ovzduší, a to spalováním uhlí a jeho těžbou, zpracováním kobaltových rud a taktéž výrobou a používáním kobaltových chemických látek.
Radioaktivní izotopy kobaltu se nevyskytují v životním prostředí přirozeně, ale jsou uvolňovány provozem jaderných elektráren a zvýšeně při jejich nehodách. Protože mají relativně krátký poločas rozpadu, nejsou nijak zvlášť nebezpečné.
Po vstupu kobaltu do životního prostředí, nemůže být tento prvek zničen. Může reagovat s jinými částicemi a nebo absorbovat do částice zemin a vody sedimentů.
Půdy s velmi nízkým množství kobaltu plodí rostliny, které mají nedostatek kobaltu. Zvířata pasoucí se na těchto půdách poté trpí nedostatkem kobaltu, který je pro ně nezbytný.
Na druhé straně ale půdy v blízkosti těžby a tavících zařízení obsahují velmi vysoké množství kobaltu, takže příjem kobaltu zvířaty konzumací rostlin může mít zdravotní následky. Kobalt se hromadí v rostlinách a v orgánech zvířat, která spásají tyto rostliny, ale není známo, že by se kobalt dostával do dalšího stupně potravního řetězce. Proto toto ovoce, zelenina, ryby a další živočichové, které jíme, obvykle neobsahují velmi vysoké množství kobaltu.
Limity pro ovzduší
Kobalt je podle Přílohy č. 1 vyhl. č. 205/2009 Sb. zařazen do skupiny 2 mezi Prvky a jejich sloučeniny vyjádřené jako příslušný prvek. Pro kobalt se uplatňuje obecný limit pro skupinu kovů 2.2 zahrnující arsen, kobalt, nikl, selen, telur a šestimocný chrom. Při hmotnostním toku emisí všech těchto znečišťujících látek vyšším než 10 g/h nesmí být překročena úhrnná hmotnostní koncentrace 2 mg/m3 těchto znečišťujících látek v odpadním plynu.
Limity pro vodu
Kobalt je v Příloze č. 1 zákona č. 254/2001 Sb., o vodách, v platném znění, jmenovitě uveden jako nebezpečná závadná látka.
Povrchové vody:
NEK-RP 3 μg/l
NEK-RP: norma environmentálni kvality vyjádřená jako celoroční průměrná hodnota. Není-li uvedeno jinak, použije se na celkovou koncentraci všech izomerů. Pro každý daný útvar povrchových vod se použitím NEK-RP rozumí, že aritmetický průměr koncentrací naměřených v různých časech průběhu roku v žádném reprezentativním monitorovacím místě ve vodním útvaru nepřekračuje dotyčnou normu.
Odpadní vody:
Tabulka 2: Emisní standardy: přípustné hodnoty znečištění pro odpadní vody vypouštěné z vybraných průmyslových a zemědělských odvětví
1 mg/l Povrchová úprava kovů včetně plastů, Tepelná úprava kovů, Smaltování
Podzemní voda:
4,7 μg/l - hodnota indikátoru znečištění dle Věstníku MŽP ročník XIV - leden 2014 - částka 1.
Limity pro půdu
Vyhláška 153/2016 Sb. stanoví v zemědělské půdě tzv. preventivní limity rizikových látek a prvků. Překročení těchto limitů může být za určitých podmínek rizikové a mělo by se v praxi promítnout do přijetí preventivních opatření (snížení vstupů rizikových látek do půdy).
Běžné půdy: 30 mg/kg sušiny (extrakce lučavkou královskou).
Lehké půdy: 20 mg/kg sušiny (extrakce lučavkou královskou).
Hodnoty indikátorů* znečištění pro zeminy podle Metodického pokynu MŽP ČR (Věstník MŽP ročník XIV - leden 2014 - částka 1).
Průmyslové plochy: 300 mg/kg sušiny, ostatní plochy: 23 mg/kg sušiny.
Limity pro odpady
Vyhláška č.13/1994 Sb. stanovuje v Příloze č. 1 limit pro kobalt pro půdy náležejícího do ZPF ve výluhu ve výši 10,00 mg/kg suš. v lehkých půdách a 25,00 g/kg suš. v ostatních půdách a pro celkový obsah v půdě ve výši 25,0 mg/kg suš. v lehkých půdách a 50m g/kg suš. v ostatních půdách.
Mezinárodní úmluvy a legislativa
Protokol o těžkých kovech k LRTAP konvenci, který vstoupil v platnost 29. prosince 2003. ČR jej ratifikovala v srpnu 2002.
Výstražné symboly
R věty
R 53 - Může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí, R 42/43 - Může vyvolat senzibilizaci při vdechování a při styku s kůží možnáS věty
S 2 - Uchovávejte mimo dosah dětí, S 22 - Nevdechujte prach, S 24 - Zamezte styku s kůží, S 37 - Používejte vhodné ochranné rukavice, S 61 - Zabraňte uvolnění do životního prostředí. Viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listyVysvětlivky
*Indikátory znečištění nenahrazují stanovené limitní koncentrace ostatních legislativních předpisů a v případech, kdy jsou tyto legislativní předpisy aplikovány, není použití indikátorů znečištění doporučeno.
Smyslem indikátorů znečištění je indikace míst s přítomností chemických látek vyžadující další zkoumání a hodnocení, zda výskyt škodliviny nereprezentuje riziko pro lidské zdraví. Obecně platí, že v místech, kde jsou koncentrace chemických látek nižší než hodnoty indikátorů, není další zkoumání vyžadováno.
Toto pravidlo neplatí pro: 1) významné plošně zvýšené koncentrace hodnocené chemické látky, které nepřekračují hodnotu indikátoru znečištění, 2) případy překročení příslušných legislativních ukazatelů (i když nebyla překročena hodnota indikátoru znečištění, 3) případy významného rizika nepříznivého vlivu na ekosystémy. V případech, kdy je prioritou ochrana ekosystému, je kromě indikátorů znečištění možné aplikovat jiné indikační hodnoty relevantní pro hodnocení ekologických rizik.
Odkazy
1) http://www.lenntech.com/periodic/elements/co.htm
3) http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2014/mcs2014.pdf
