Fakta om koppar
Vad är koppar?
Koppar är ett ljust rödbrunt metalliskt grundämne med symbolen "Cu" och atomnummer 29 på grundämnenas periodiska system. Namnet koppar kommer från ordet Cypern, ön där romarna fick sin kopparförsörjning. Det var den första metallen som användes i stor utsträckning av människor.
Naturligt förekommande ren koppar kallas "inhemsk koppar". Koppar finns också i naturen blandat med andra grundämnen i ett antal föreningar, många utmärker sig genom sin blågröna färg. Turkos, malakit och azurit är tre briljant färgade kopparföreningar som används som ädelstenar. Kopparsulfat och kopparoxid är två viktiga kopparföreningar som används inom industri och jordbruk. Koppar kan blandas med andra metaller för att bilda legeringar, såsom brons (koppar och tenn) och mässing (koppar och zink).
Oxiderad koppar, eller koppar som har utsatts för luft, utvecklar en grön beläggning eller "patina" som kan ses på gamla kopparpengar, Frihetsgudinnan och koppartak.
Var hittas koppar?
Koppar finns naturligt i berg, antingen i sin rena form eller i föreningar. Geologiska, meteorologiska och biologiska processer sprider koppar i luften, marken och vattnet såväl som i organismer.
De största kända kopparmalmsfyndigheterna i världen finns i Chuquicamata i de chilenska Anderna, och den största fyndigheten av inhemsk koppar finns på Michigans övre halvön. De största tillverkarna av koppar är Chile, som levererar 35 procent av världens koppar och USA, som producerar ungefär 11 procent. Kanada, länderna i fd Sovjetunionen, Zambia, Kina, Polen och Demokratiska republiken Kongo är också kopparproducerande nationer.
Mänsklig aktivitet står för mycket av den koppar som idag finns i luft, mark och vatten. Industriella verksamheter som smältverk, gjuterier, kraftverk, förbränningsanläggningar och andra förbränningskällor släpper ut koppar till atmosfären, där den kan återvända till jorden i nederbörd. Smältverk och andra kopparproduktionsanläggningar släpper ut höga kopparkoncentrationer till omgivande luft och mark. Koppargruvor kan vara en betydande föroreningskälla. Koppar och andra mineraler som finns i avfallet - det avfall som blir över efter att malm har utvunnits ur berg - tar sig in i jord och vattendrag. Vatten kan också förorenas av ett antal andra kopparkällor, inklusive avrinning från jordbruket från gårdar som använder kopparbaserade bekämpningsmedel.
Koppar är en väsentlig beståndsdel för alla levande organismer, därför finns den i maten vi äter - oavsett om den är växt eller djur - och i mänsklig vävnad.
Vad är användningen av koppar?
Människor har använt koppar i nästan tio tusen år. Sedan urminnes tider har koppar använts i sig själv och i kombination med andra metaller för att tillverka vapen, verktyg, hushållsartiklar och konstverk.
Koppars höga ledningsförmåga gjorde den till den valbara metallen i utvecklingen av elektroteknik under 1700- och 1800-talen. Koppar är den tredje mest konsumerade metallen globalt - efter stål och aluminium. Idag står byggandet för den största förbrukningen av koppar. Koppar används vid konstruktion av bostäder och andra byggnader, tillverkning av bilar och flygplan och för VVS-rör. El- och elproduktindustrin är den näst största konsumenten av koppar. Koppar används också inom telekommunikation. En betydande mängd koppar som används i USA kommer från återvunnet skrot och skrot som blivit över från kopparproduktion.
En 1936 amerikansk kopparlegeringspenny, en 1943 zinkpläterad stålpenny och en modern 2004 kopparbelagd zinkpenny. Fotokredit: Dartmouth Toxic Metals Research Program
Förenta staternas pennies gjordes av ren koppar från 1793 till 1837. Under de följande åren var de gjorda av olika kopparlegeringar, inklusive brons och mässing. År 1943, när kopparförnödenheter riktades till krigsinsatsen under andra världskriget, var majoriteten av de myntverk som präglades av zinkpläterat stål. Sedan 1982 innehåller pennies endast 2,5 procent koppar - de är zink med en tunn kopparbeläggning.
Kopparsulfat, ett naturligt förekommande och tillverkat kopparsalt, används som en svampdödande medel på grödor, som ett bekämpningsmedel för att döda sniglar och sniglar, och som vattenbehandling för att döda vattenvegetation. Denna kemikalie har allvarlig kronisk toxicitet med konsekvenser för jordbruksarbetare och miljön.
Moderna armringar i koppar eller kopparlegering från Zimbabwe. Fotokredit: Dartmouth Toxic Metals Research Program
Kopparföreningar används också för att konservera trä och som lädergarvningskemikalier och betningsmedel (fixativ) vid textilfärgning. Koppar används fortfarande idag för konstverk och smycken runt om i världen. I delar av Afrika tillverkas koppararmband och konstverk av kasserad koppartråd och rester. I många delar av Syd- och Sydostasien används koppar, mässing och brons i stor utsträckning i köksredskap, tallrikar, religiösa statyer och konstverk. Navajo och andra stamnationer i sydvästra USA använder ibland koppar i smycken.
Behöver vi koppar för hälsan?
Livsmedel som innehåller koppar. Fotokredit: Dartmouth Toxic Metals Research Program
Koppar är ett viktigt näringsämne för allt levande. Koppar är en komponent av mer än 30 enzymer i människokroppen, inklusive några involverade i kollagensyntesen. Hos människor är koppar nödvändigt för en sund utveckling av bindväv, nervbeläggningar och ben. Det är också involverat i både järn- och energiomsättningen. Kopparbrist, även om den är sällsynt, kan orsaka anemi och avvikelser i bindväv, ben och nervsystem.
Riktlinjerna för dietary Reference Intake (DRI), fastställda i 2001 av US Food and Nutrition Board vid National Academies Institute of Medicine, anger både de rekommenderade kosttillstånden (RDA) och den övre intagsnivåer för koppar. Gruppens intagsrekommendation är 0,9 milligram koppar per dag för vuxna, mer för ammande kvinnor (1,3 milligram) och mindre för barn (0,34 milligram för barn upp till tre och 0,44 milligram för barn mellan fyra och åtta år) ). Den övre gränsen är 10 milligram per dag för friska vuxna. Eftersom kroppen inte syntetiserar koppar, måste denna väsentliga nivå av koppar komma från näring.
Bra källor till koppar från kosten är lever och andra organkött, ostron, nötter, frön, mörk choklad och fullkorn. En del koppar finns också i potatis, russin, svamp och kikärter och andra baljväxter. Dricksvatten som tillförs i kopparrör kan bidra till kopparintaget.
För mycket zink i kosten kan orsaka kopparbrist.
Kan koppar utgöra en hälsorisk?
Precis som en del koppar är avgörande för god hälsa, kan för mycket vara skadligt. En frisk människa kan utsöndra lite överskott av koppar. Men höga doser, långvarig exponering och vissa exponeringsvägar kan överväldiga de biologiska processer som utsöndrar överskott av koppar från kroppen.
Inandning av koppardamm och ångor (från koppartillverknings- och bearbetningsanläggningar) kan påverka andningsvägarna och orsaka hosta, nysningar och smärta i bröstet. Det kan också påverka mag-tarmkanalen negativt och orsaka illamående och diarré. Lever och endokrina funktioner kan också påverkas. Vissa studier har visat förändringar i blodet inklusive minskat antal hemoglobin och erytrocyter efter exponering för koppar genom inandning. Koppardamm och ångor kan orsaka ögonirritation, huvudvärk och muskelvärk.
Intag av stora mängder kopparföreningar (som kopparsulfat) kan orsaka dödsfall på grund av nervsystemet, lever- och njursvikt. Vissa studier har visat att intag av koppar också kan vara inblandat i kranskärlssjukdom och högt blodtryck även om andra studier har visat att kopparbrist kan spela en roll vid kranskärlssjukdom. Höga halter av koppar i dricksvatten kan orsaka kräkningar, buksmärtor, illamående, diarré och har rapporterats hos personer som dricker vatten från kopparrör.
Zink och kelatbildare kan användas för att avlägsna överskott av koppar från kroppen.
Koppar är inte känt för att spela en roll vid cancer eller fosterskador.
Vem riskerar att skadas av kopparförgiftning?
Stora doser av kopparhaltiga föreningar, som kopparsulfat, är giftiga även för de med en frisk lever. Vissa människor löper dock större risk för koppartoxicitet. Personer med vissa leversjukdomar och de med en ärftlig oförmåga att metabolisera koppar är särskilt känsliga för koppartoxicitet, såsom personer med Menkes sjukdom, ärftlig aceruloplasminemi och Wilsons sjukdom.
Penicillamin, vars kemiska struktur visas här, används som ett kelatbildande medel vid behandling av Wilsons sjukdom. Fotokredit: Dartmouth Toxic Metals Research Program
Personer med Wilsons sjukdom, en recessiv ärftlig oförmåga att eliminera koppar från kroppen, löper en särskild risk att utveckla giftiga nivåer av koppar i sina vävnader, särskilt levern och hjärnan. Obehandlat kan detta tillstånd leda till leversvikt, allvarliga neurologiska eller psykiatriska problem och dödsfall.
Wilsons sjukdom kan effektivt behandlas med zinkacetat, som blockerar absorptionen av koppar. Kelaterande medel är också effektiva genom att binda till koppar i kroppen och låta den utsöndras i urinen. Båda typerna av behandling måste vara kontinuerlig under patientens liv. Att minska på koppar i kosten kan också minska symtomen, även om detta i sig inte är effektiv behandling. Bärare av sjukdomen - personer med en kopia av den defekta genen - kommer inte att utveckla sjukdomen men kan ha något onormal kopparmetabolism. Även om Wilsons sjukdom bara finns hos en av 30,000 människor över hela världen, kan så mycket som en av 100 personer bära på genen för sjukdomen. Det finns flera metoder för diagnos av sjukdomen, såsom urinanalys och leverbiopsi. Det finns ännu ingen genetisk screening tillgänglig för att identifiera individer som är i riskzonen eftersom sjukdomen orsakas av någon av 200 mutationer.
Det finns andra tillstånd som involverar koppartoxicitet som verkar ha en genetisk koppling. Indisk barndomscirros, som drabbar barn i sydasiatiska länder, verkar vara ett resultat av en genetisk predisposition för kopparkänslighet i kombination med en hög exponering för koppar (ofta från mjölk kokad i koppar- eller mässingspannor). Liknande tillstånd hos barn har uppträtt i andra delar av världen där vatten innehöll höga halter av koppar. Återigen verkar dessa barn ha en genetisk predisposition för dålig kopparmetabolism.
Människor som bor nära eller arbetar i kopparproducerande anläggningar som gruvor, smältverk eller raffineringsanläggningar, eller i koppartillverkning löper förhöjd risk för exponering för stora mängder koppar. Exponering kan ske genom inandning av koppardamm och kopparångor.
Är koppar i miljön en hälsorisk?
Svaret på denna fråga är komplext. Koppar är ett nödvändigt näringsämne och förekommer naturligt i miljön i stenar, mark, luft och vatten. Vi kommer i kontakt med koppar från dessa källor varje dag, men mängden är vanligtvis liten. En del av den kopparn, särskilt i vatten, kan absorberas och användas av kroppen. Men mycket av den koppar vi kommer i kontakt med är hårt bunden till andra föreningar vilket gör den varken användbar eller giftig. Det är viktigt att komma ihåg att ett ämnes toxicitet baseras på hur mycket en organism utsätts för och varaktigheten och exponeringsvägen.
Det finns kopparkällor i miljön som utgör en hälsorisk. Ungefär hälften av platserna för farligt avfall på EPA:s nationella prioriteringslista är kända för att innehålla koppar. Luft och jord nära kopparbearbetningsanläggningar som smältverk har vanligtvis mycket höga halter av koppar än i andra områden. Avrinning från jordbruket kan innehålla kopparbaserade bekämpningsmedel. Dessa kan utgöra en hälsorisk för människor. Men koppar binder mycket lätt till föreningar i mark och vatten, vilket minskar dess biotillgänglighet för människor.
En potentiell källa till överdriven kopparexponering hos människor är från dricksvatten som överförs genom kopparrör och mässingshandfat. Små mängder koppar från VVS läcker ut i vatten, särskilt varmvatten och vatten som har legat i rören i flera timmar eller över natten. Surt (lågt pH) vatten kommer att läcka ut mer koppar än mer basiskt (högt pH) vatten. Mjukt vatten innehåller sannolikt mer koppar än hårt vatten eftersom det inte innehåller de mineraler som bygger upp ett skyddande lager på insidan av rören, vilket förhindrar koppar från att läcka ut. Blågröna vattenfläckar under kranar är en indikator på koppar i vattnet. Vissa människor som dricker vatten med höga kopparnivåer kan uppleva illamående, kräkningar, buksmärtor och diarré. Mängden koppar som vanligtvis finns i vatten från kopparrör är vanligtvis inte ett hälsohot.
Att endast använda vatten från den kalla kranen för att dricka och laga mat kan minska mängden koppar som läcker ut från VVS. Att köra vattnet tills det blir väldigt kallt efter att det har stått i rören över natten eller i mer än sex timmar kommer också att minska kopparnivåerna. Att se till att inga elektriska apparater är jordade till VVS kan minska korrosion av rören. Vattenfilter kan också ta bort koppar från vatten. Kontrollera filtertillverkarens etikett för att se om koppar är en av kemikalierna som filtrerats bort.
Finns det federala riktlinjer eller standarder för koppar?
Enligt den federala Safe Drinking Water Act begränsar US Environmental Protection Agency (EPA) mängden koppar i offentliga dricksvattenförsörjningar till 1,3 mg per liter. Enligt Superfund Act anser EPA 5,000 pund koppar eller 10 pund kopparsulfat i ett område som ett "farligt ämne".
US Food and Drug Administration (FDA) tillåter inte mer än 1 mg koppar per liter vatten på flaska. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) och Occupational Safety and Health Administration (OSHA) har var och en sina egna standarder för mängden koppar- och kopparångor som är tillåtna på arbetsplatsen.
Var kan jag lära mig mer om koppar?
Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) vid US Centers for Disease Control and Prevention har ett utmärkt webbaserat folkhälsouttalande om koppar tillgängligt på Agency for Toxic Substance & Disease Registry.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) vid US Centers for Disease Control and Prevention har en djupgående toxikologisk profil på koppar vid Agency for Toxic Substance & Disease Registry.
