Чињенице о бакру
Шта је бакар?
Бакар је светло црвенкасто-браон метални елемент са симболом "Цу" и атомским бројем 29 на периодном систему елемената. Назив бакар потиче од речи Кипар, острва где су Римљани добијали залихе бакра. Био је то први метал који су људи широко користили.
Чисти бакар који се појављује у природи назива се „природни бакар“. Бакар се у природи такође налази помешан са другим елементима у бројним једињењима, од којих се многа разликују по плаво-зеленој боји. Тиркиз, малахит и азурит су три једињења бакра сјајно обојена која се користе као драго камење. Бакар сулфат и бакар оксид су два важна једињења бакра која се користе у индустрији и пољопривреди. Бакар се може мешати са другим металима да би се формирале легуре, као што су бронза (бакар и калај) и месинг (бакар и цинк).
Оксидирани бакар, или бакар који је био изложен ваздуху, развија зелену превлаку или „патину“ која се може видети на старим бакарним пенијама, Кипу слободе и бакарним крововима.
Где се налази бакар?
Бакар је природно присутан у стени, било у свом чистом облику или у једињењима. Геолошки, метеоролошки и биолошки процеси распршују бакар у ваздух, тло и воду, као и у организме.
Највећа позната налазишта руде бакра на свету налазе се у Чукикамати у чилеанским Андима, а највеће налазиште природног бакра је на Горњем полуострву Мичигена. Највећи произвођачи бакра су Чиле, који снабдева 35 одсто светског бакра и Сједињене Државе, које производе око 11 одсто. Канада, земље бившег Совјетског Савеза, Замбија, Кина, Пољска и Демократска Република Конго су такође земље које производе бакар.
Људска активност чини велики део бакра који се данас налази у ваздуху, земљишту и води. Индустријске операције као што су топионице, ливнице, електране, спалионице и други извори сагоревања емитују бакар у атмосферу, где се може вратити на земљу у виду падавина. Топионице и други објекти за производњу бакра емитују високе концентрације бакра у околни ваздух и земљиште. Рудници бакра могу бити значајан извор загађења. Бакар и други минерали присутни у јаловини – отпад који је остао након што је руда извучена из стена – пробијају се у земљиште и водене токове. Вода може бити загађена и бројним другим изворима бакра, укључујући пољопривредне воде са фарми које користе пестициде на бази бакра.
Бакар је есенцијални елемент за све живе организме, стога је присутан у храни коју једемо - било биљној или животињској - и у људском ткиву.
Која је употреба бакра?
Људи користе бакар скоро десет хиљада година. Од давнина, бакар се користио сам иу комбинацији са другим металима за израду оружја, алата, предмета за домаћинство и уметничких дела.
Висока проводљивост бакра учинила га је металом избора у развоју електротехнике у 18. и 19. веку. Бакар је трећи метал по употреби на глобалном нивоу - после челика и алуминијума. Данас грађевинарство представља највећу потрошњу бакра. Бакар се користи у изградњи домова и других зграда, производњи аутомобила и авиона и за водоводне цеви. Индустрија електричних и електричних производа је следећи највећи потрошач бакра. Бакар се такође користи у телекомуникацијама. Значајна количина бакра који се користи у Сједињеним Државама потиче од рециклираног отпада и отпадака који је остао од производње бакра.
Пени од легуре бакра из САД из 1936. године, поцинковани челични пени из 1943. и модерни пени од цинка пресвучен бакром из 2004. године. Фото: Програм истраживања токсичних метала Дартмоутх
Пени Сједињених Држава прављени су од чистог бакра од 1793. до 1837. У наредним годинама, прављени су од разних легура бакра, укључујући бронзу и месинг. Године 1943, када су залихе бакра биле усмерене на ратне напоре Другог светског рата, већина искованих пенија била је поцинковани челик. Од 1982. године, пени садрже само 2,5 одсто бакра - они су цинк са танким бакарним премазом.
Бакар сулфат, природна и произведена со бакра, користи се као фунгицид на усевима, као пестицид за убијање пужева и пужева и као третман воде за уништавање водене вегетације. Ова хемикалија има озбиљну хроничну токсичност са импликацијама на пољопривредне раднике и животну средину.
Модерне наруквице од бакра или легуре бакра из Зимбабвеа. Фото: Програм истраживања токсичних метала Дартмоутх
Једињења бакра се такође користе за очување дрвета и као хемикалије за штављење коже и једкање (фиксатор) у бојењу текстила. Бакар се и данас користи за уметничка дела и накит широм света. У деловима Африке, бакарне наруквице и уметничка дела се праве од бачене бакарне жице и остатака. У многим деловима јужне и југоисточне Азије, бакар, месинг и бронза се широко користе у посуђу, посуђу, религиозним статуама и уметничким делима. Навахо и друге племенске нације на југозападу САД понекад користе бакар у накиту.
Да ли нам је потребан бакар за здравље?
Храна која садржи бакар. Фото: Програм истраживања токсичних метала Дартмоутх
Бакар је есенцијални нутријент за сва жива бића. Бакар је компонента више од 30 ензима у људском телу, укључујући неке укључене у синтезу колагена. Код људи је бакар неопходан за здрав развој везивног ткива, нервних омотача и костију. Такође је укључен у метаболизам гвожђа и енергије. Недостатак бакра, иако ретко, може изазвати анемију и абнормалности везивног ткива, костију и нервног система.
Смернице о референтном уносу исхране (ДРИ), постављене у 2001 од стране америчког одбора за храну и исхрану Института за медицину Националне академије, постављају и препоручене дијететске количине (РДА) и горње нивои уноса бакра. Групна препорука за унос је 0.9 милиграма бакра дневно за одрасле, више за жене у лактацији (1,3 милиграма) и мање за децу (0,34 милиграма за децу до три године и 0,44 милиграма за децу између четири и осам година ). Горња граница је 10 милиграма дневно за здраве одрасле особе. Пошто тело не синтетише бакар, овај суштински ниво бакра мора доћи из исхране.
Добри извори дијеталног бакра су месо јетре и других органа, остриге, ораси, семенке, црна чоколада и цела зрна. Нешто бакра је такође присутно у кромпиру, сувом грожђу, печуркама, сланутку и другим махунаркама. Вода за пиће која се испоручује у бакарним цевима може допринети уносу бакра.
Превише цинка у исхрани може изазвати недостатак бакра.
Може ли бакар представљати здравствени ризик?
Баш као што је мало бакра неопходно за добро здравље, превише може бити штетно. Здрав човек може да излучи вишак бакра. Међутим, високе дозе, дуготрајна изложеност и одређени путеви излагања могу да преплаве биолошке процесе који излучују вишак бакра из тела.
Удисање бакарне прашине и дима (из постројења за производњу и прераду бакра) може утицати на респираторни тракт изазивајући кашаљ, кијање и бол у грудима. Такође може негативно утицати на гастроинтестинални тракт изазивајући мучнину и дијареју. Такође могу бити погођене функције јетре и ендокриног система. Неке студије су показале промене у крви укључујући смањење хемоглобина и броја еритроцита након излагања бакру инхалацијом. Бакарна прашина и испарења могу изазвати иритацију очију, главобољу и болове у мишићима.
Гутање великих количина једињења бакра (као што је бакар сулфат) може изазвати смрт од нервног система, отказивања јетре и бубрега. Неке студије су показале да узимање бакра такође може бити умешано у коронарну болест срца и висок крвни притисак, иако су друге студије показале да недостатак бакра може играти улогу у коронарној болести срца. Висок ниво бакра у води за пиће може изазвати повраћање, бол у стомаку, мучнину, дијареју и забележен је код људи који пију воду из бакарних цеви.
Цинк и хелатни агенси се могу користити за уклањање вишка бакра из тела.
Није познато да бакар игра улогу у раку или урођеним дефектима.
Ко је у опасности од тровања бакром?
Велике дозе једињења која садрже бакар, као што је бакар сулфат, отровне су чак и за оне са здравом јетром. Међутим, неки људи су у већем ризику од токсичности бакра. Људи са одређеним обољењима јетре и они са наследном неспособношћу метаболизма бакра посебно су осетљиви на токсичност бакра, као што су људи са Менкесовом болешћу, наследном ацерулоплазминемијом и Вилсоновом болешћу.
Пенициламин, чија је хемијска структура овде приказана, користи се као хелатни агенс у лечењу Вилсонове болести. Фото: Програм истраживања токсичних метала Дартмоутх
Људи са Вилсоновом болешћу, рецесивном наследном неспособношћу да елиминишу бакар из тела, посебно су изложени ризику од развоја токсичних нивоа бакра у њиховим ткивима, посебно у јетри и мозгу. Ако се не лечи, ово стање може довести до отказивања јетре, тешких неуролошких или психијатријских проблема и смрти.
Вилсонова болест се може ефикасно лечити коришћењем цинк ацетата, који блокира апсорпцију бакра. Хелатни агенси су такође ефикасни тако што се везују за бакар у телу и дозвољавају да се излучи урином. Обе врсте лечења морају бити континуиране током целог живота пацијента. Смањење количине бакра у исхрани такође може смањити симптоме, иако само ово није ефикасан третман. Носиоци болести - људи са једном копијом дефектног гена - неће развити болест, али могу имати незнатно абнормалан метаболизам бакра. Иако се Вилсонова болест налази само код једног од 30,000 људи широм света, чак један од 100 људи може да носи ген за ову болест. Постоји неколико метода за дијагнозу болести, као што су анализа урина и биопсија јетре. Још увек не постоји генетски преглед за идентификацију појединаца који су у опасности јер је болест узрокована било којом од 200 мутација.
Постоје и друга стања која укључују токсичност бакра за која се чини да имају генетску везу. Чини се да је индијска цироза у детињству, која погађа децу у јужноазијским земљама, резултат генетске предиспозиције према осетљивости на бакар у комбинацији са високом изложеношћу бакру (често из млека куваног у бакарним или месинганим тигањима). Слична стања код деце појавила су се и у другим деловима света где је вода садржала висок ниво бакра. Опет, изгледа да ова деца имају генетску предиспозицију за лош метаболизам бакра.
Људи који живе у близини или раде у објектима за производњу бакра као што су рудници, топионице или рафинерије, или у производњи бакра са повећаним ризиком од излагања прекомерним количинама бакра. До излагања може доћи удисањем бакарне прашине и бакарних испарења.
Да ли је бакар у животној средини здравствени ризик?
Одговор на ово питање је сложен. Бакар је неопходан нутријент и природно се налази у животној средини у стенама, земљишту, ваздуху и води. Сваки дан долазимо у контакт са бакром из ових извора, али количина је обично мала. Нешто од тог бакра, посебно у води, тело може да апсорбује и користи. Али велики део бакра са којим долазимо у контакт је чврсто везан за друга једињења што га чини ни корисним ни токсичним. Важно је запамтити да се токсичност неке супстанце заснива на томе колико је организам изложен и на трајању и путу излагања.
У околини постоје извори бакра који представљају ризик по здравље. Познато је да отприлике половина локација опасног отпада на листи националних приоритета ЕПА садржи бакар. Ваздух и земљиште у близини постројења за прераду бакра као што су топионице обично имају много високе нивое бакра него у другим областима. Пољопривредни отпад може садржати пестициде на бази бакра. Они могу представљати здравствени ризик за људе. Међутим, бакар се веома лако везује за једињења у земљишту и води, смањујући његову биодоступност за људе.
Потенцијални извор прекомерне изложености бакру код људи је вода за пиће која се преноси кроз бакарне цеви и месингане судопере. Мале количине бакра из водовода испуштају се у воду, посебно топлу воду и воду која стоји у цевима неколико сати или преко ноћи. Кисела (низак пХ) вода ће излужити више бакра него више базична (висока пХ) вода. Мека вода вероватно садржи више бакра него тврда јер не садржи минерале који стварају заштитни слој на унутрашњости цеви, спречавајући испирање бакра. Плаво-зелене мрље од воде испод славина су показатељ бакра у води. Неки људи који пију воду са високим нивоом бакра могу искусити мучнину, повраћање, бол у стомаку и дијареју. Количина бакра која се обично налази у води из бакарних водовода обично није претња по здравље.
Коришћење само воде из хладне славине за пиће и припрему хране може смањити количину бакра који се испире из водовода. Пуштање воде док се не охлади након што је цеви стајало преко ноћи или дуже од шест сати такође ће смањити нивое бакра. Уверите се да ниједан електрични уређај није уземљен на водоводну инсталацију може смањити корозију цеви. Филтери за воду такође могу уклонити бакар из воде. Проверите ознаку произвођача филтера да видите да ли је бакар једна од хемикалија које су филтриране.
Да ли постоје савезне смернице или стандарди о бакру?
Према савезном Закону о безбедној води за пиће, Америчка агенција за заштиту животне средине (ЕПА) ограничава количину бакра у јавним залихама воде за пиће на 1,3 мг по литру. Према Закону о суперфондовима, ЕПА сматра да је 5,000 фунти бакра или 10 фунти бакровог сулфата у области „опасна супстанца“.
Америчка агенција за храну и лекове (ФДА) не дозвољава више од 1 мг бакра по литру флаширане воде. Национални институт за безбедност и здравље на раду (НИОСХ) и Управа за безбедност и здравље на раду (ОСХА) имају своје стандарде за количину бакра и бакарних испарења дозвољених на радном месту.
Где могу да сазнам више о бакру?
Агенција за регистар токсичних супстанци и болести (АТСДР) америчких центара за контролу и превенцију болести има одличну веб-засновану изјаву о јавном здрављу о бакру доступну у Агенцији за токсичне супстанце и регистар болести.
Агенција за регистар токсичних супстанци и болести (АТСДР) америчких центара за контролу и превенцију болести има детаљан токсиколошки профил бакра у Агенцији за регистре токсичних супстанци и болести.
