| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Grundstofferne i 2. geled - et miljøproblem nu eller fremover?

Bilag 3. Bismuth

3.1 Stofidentitet

Tabel 3.1
CAS Nr., molekylevægt og EINECS Nr for bismuth

Bismuth har synonymet wismut. Det er et sjældent metal, der typisk er biprodukt i forbindelse med raffinering af andre metaller [1].

3.2 Fysisk-kemiske egenskaber

I det periodiske system ligger bismuth i gruppe VB, og metallet har valenserne +3 (Bi(III)) og +5 (Bi(V)). Bismuth har en massefylde på 9,80 g/cm³. Det tilhører klasse B tungmetallerne, hvor også de meget giftige stoffer som for eksempel bly, thallium og kviksølv findes [6]. Bismuth findes i biotilgængelig form som eksempelvis BiO⁺ eller Bi(OH)₂⁺.

Tabel 3.2
Fysisk-kemiske data for metallisk bismuth. Data fra [2, 8]

3.3 Anvendelse og forbrug

3.3.1 Anvendelse

Bismuth kan have en lang række anvendelser og anvendes ofte som substitut for især bly [13]. I det følgende fokuseres på de oftest forekommende anvendelser.

Antimon og bismuth kan udfylde samme funktion i flere produkter [10]. Ofte optræder bismuth sammen med gallium og indium især i halvledere [14]. Bismuth anvendes alene i lavtsmeltende metallegeringer, i den petrokemisk industri, i keramisk, glas, pigmenter, elektronik, plastik, sikringer og optik.

I små mængder kan bismuth især anvendes til at sænke legeringers forskellige smeltepunkt. De klassiske eksempler i denne forbindelse er Woods og Roses metaller, der begge indeholder både bimuth, bly og tin. Disse kan anvendes som termiske sikringer i automatiske brandsikringsanlæg [10].

Et nyt vigtigt anvendelsesområde er anvendelsen af bismuthsaltet phosphormolybdat som katalysator til fremstillingen af acrylnitril, PU-skum [12].

Salte af bismuth har en lav toksicitet og tillader derfor en bred anvendelse i lægemiddel- og kosmetikindustrien [6].

Andre anvendelsesområder for bismuth er medicin, pigmenter/maling (ofte substitut for Cd-, Pb- og Cr-pigmenter), kosmetik, katalysatorer, superkondensatorer, keramikfarver, smøremidler, brandhæmmere, glasvarer, ammunition, fluorescerede lamper, sprinklerdyser, forebyggelse af tin-pest, forbedring af billedopløselighed i TV/computerskærme og ikke-genopladelige batterier [11, 12].

Bismuthforbindelser kan indgå i pesticider, og organiske bismuthforbindelser kan f.eks. erstatte de mere toksiske organotinforbindelser [12]. Bismuth kan også fungere som brandhæmmer [12].

3.3.2 Forbrug

Den globale nyproduktion af bismuth (ofte et biprodukt ved udvinding af bly, tin, kobber, wolfram, sølv og guld) var på 4000 tons i 1996. Forbruget i USA var ca. 1700 tons. Sverige vurderes at forbruge 3-3,5% af forbruget i USA svarende til ca. 60 tons per år [6]. Ud fra pro capitaforbruget giver dette et anslået forbrug i Danmark på ca. 36 tons per år i 1996.

Det årlige forbrug på 36 tons i Danmark er i Tabel 3.3 fordelt på anvendelsesområder ud fra den globale fordeling i 1996. Genanvendelsen af bismuth er lav.

Tabel 3.3
Den relative fordeling af USA's og Danmarks anvendelse af bismuth i 1997 [6]

3.4 Emissioner til og forekomst i miljøet

Bismuth på metallisk form kendes i naturen, men baggrundskoncentrationen i det akvatiske og terrestriske miljø er lav, jf. Tabel 3.4. Bemærk, at data ikke stammer fra danske undersøgelser.

Tabel 3.4
Typisk baggrundskoncentration af bismuth i miljøet. Data fra [8]

Der er fundet bismuth i restprodukter fra kulforbrænding på op til 2,3 mg/kg [6]. I olie findes bismuthkoncentrationer på op til 0,4 mg/kg. Afbrænding af fossile brændsler vurderes at tegne sig for en væsentlig del af den samlede bismuthemission i Danmark. Anvendelse af bismuth i f.eks. kosmetikprodukter, kemikalier og andre forbrugerprodukter medfører, at bismuth havner i fast affald og spildevand. Dette er bekræftet ved fund af bismuth i spildevand og i slam fra rensningsanlæg [3]. Det formodes, at bismuth emitteres fra forbrændingsanlæg som BiCl₃ [6]. Størstedelen af emissionen sker fra affaldsforbrændingen. Slagge og flyveaske fra kulfyrede kraftværker indeholder henholdsvis 2,6-8 og 9,4-14 mg/kg Bi [6].

I forbindelse med analyserne i dette projekt er bismuth især fundet i spildevandsslam og slam fra vejvandsbassiner, jf. Tabel 3.5. I røggas, renset spildevand og perkolat fra lossepladser er koncentrationen af bismuth tæt på detektionsgrænsen.

Tabel 3.5
Niveauer af bismuth i samfundets affaldsstrømme. Målingerne er foretaget i efteråret 2001

3.5 Fareklassificering

Bismuth eller uorganiske bismuthforbindelser er ikke optaget på listen over farlige stoffer [7].

3.6 Toksikologi

Bismuth og bismuthforbindelser har hyppigere givet effekter i mennesker pga. medicinsk anvendelse end på grund af eksponering i arbejdsmiljøet [9]. Tidligere kunne terapeutiske behandlinger med bismuth være langvarige, og denne kroniske eksponering gav forgiftningsymptomer, som minder om symptomerne fra bly og kviksølv og deres forbindelser: hypersalivation (øget spytflåd), stomatitis (betændelse i mundslimhinden) og gråfarvning af gummerne. Ved langvarig eksponering optræder der en række symptomer på skader i nervesystemet, som distraktion og hukommelsestab, søvnløshed og encephalopati [15].

Nogle undersøgelser peger på, at bismuth muligvis transformeres af tarmbakterier fra forbindelser med lav toksicitet til forbindelser med højere toksicitet.

Organisk Bi(CH₃)₃ har et relativt højt damptryk og kan give irritation i luftveje og øjets bindehinde [9].

Der er ikke fundet sammenhæng mellem carcinogenicitet, mutagenicitet, eller teratogenicitet og eksponering for bismuthforbindelser [9].

3.7 Miljøegenskaber

Bismuth lanceres ofte som et miljøvenligt alternativ til de kendte miljøfarlige tungmetaller. Under de nuværende eksponerings- og emissionsforhold i miljøet er ingen negative effekter af bismuth blevet påvist på dyr eller mennesker [6]. Ifølge en svensk undersøgelse har bismuth ingen kendte biologiske funktioner, og negative effekter i miljøet er heller ikke sandsynlige, med mindre emissionen stiger kraftigt i forhold til niveauet i dag [6].

3.7.1 Miljøkemi

Bismuth findes i sø- og havvand som hydroxidforbindelser (Bi(OH)₂⁺ og Bi(OH)₃⁰). I det akvatiske miljø bindes bismuth til partikulært materiale, og opholdstiden i vandmiljøet er høj. Bismuth kan methyleres i miljøet, og denne forbindelse har høj fedtopløselighed, dvs. den kan opkoncentreres i dyr og planter. Hvis metallet optages i planter, kan det fuldt eller delvist deaktiveres pga. kompleksdannenlse med stoffet phytochelatin. Derved undgås, at metalfølsomme enzymer deaktiveres. At denne forsvarsmekanisme virker over for bismuth (og andre metaller, f.eks. Cd²⁺ og Pb²⁺) indikerer, at metallet kan påvirke biologiske funktioner. Metallet har stor affinitet til partikler dvs. på niveau med bly [6].

3.7.2 Økotoksikologi

Der er kun begrænset information om økotoksikologien af bismuth og bismuthforbindelser. Bismuthnitrat har en høj akut toksicitet, og EC₅₀ er 0,66 mg/L ved test over fire dage med testorganismen Tubifex tubifex. Dvs. at stoffet klassificeres som værende meget giftigt for vandlevende organismer.

Tabel 3.6
Testresultater for miljøtoksicitet. Data fra [4]

3.7.3 Bioakkumulering

Det vurderes, at bismuth kan akkumuleres, selv om det tilgængelige datamateriale ikke er tilstrækkeligt til at konkludere definitivt på dette. I det marine miljø vil bismuth typisk være partikelbundet.

3.8 Sammenfatning

Bismuth har fysiske egenskaber, der gør det anvendeligt som substitut for nogle tungmetaller. Stoffet anvendes i dag i f.eks. kosmetikprodukter og anses for harmløst i lave koncentrationer. Koncentrationen af bismuth i miljøet er generelt lav, og stoffet spredes via diffuse kilder. Der er fundet høj koncentration af bismuth i spildevandsslam og i aske fra affaldsforbrænding. Økotoksiciteten af bismuth er generelt lav i forhold til flere sammenlignelige tungmetaller.

3.9 Referencer