Gepubliceerd op 01-12-2020

koper

betekenis & definitie

chemisch element, in zuivere toestand een roodachtig-bruin metaal (symbool: Cu). Koper is een essentieel spoorelement voor micro-organismen, planten en dieren.

Het maakt deel uit van enkele enzymen, o.a. cytochroomoxidase, tyrosinase en amino-oxidasen. Koper wordt vooral toegepast voor elektrische installaties, voor waterleidingen en verwarmingsbuizen. Verder maakt het deel uit van vele legeringen (o.a. brons en messing). De belangrijkste koperertsen zijn sulfides, verder komt het voor in de vorm van oxides en ook in metallische vorm. In 1979 bedroeg de wereldproduktie ca. 7,95 mln. t. Het gemiddelde voedselpakket van de volwassene bevat dagelijks 1-3 mg koper, vooral afkomstig uit orgaanvlees (organen), vis en verse groente.

De gemiddelde resorptie, die afhangt van de koperbehoefte van het lichaam, bedraagt ca. 50 %. Volgens de World Health Organization (1973) is de aanbevolen dagelijkse opname voor zuigelingen 80 pg/kg lichaamsgewicht, voor scholieren 40 pg/kg, voor volwassenen 30 pg/kg. De halfwaardetijd van koper bij de mens is ca. vier weken. De excretie vindt vooral plaats via de faeces en wordt beïnvloed door het molybdeengehalte van het voedsel. Bij hoge molybdeengehaltes treedt, m.n. bij herkauwers, een kopertekort op. Inname van grote hoeveelheden koperzouten veroorzaakt maagdarmstoornissen.

Na resorptie kunnen ook hemolyse, lever- en nierbeschadigingen optreden. Het inademen van koperdamp kan ‘metaalkoorts’ veroorzaken. Wat voor effecten koper op de lange duur heeft bij de mens (ook als hij tijdens het werk eraan is blootgesteld), is nog niet bekend. Drinkwater in Nederland bevat zeer uiteenlopende concentraties koper, variërend van enkele tot ca. 1000 pg/1, afhankelijk van o.a. de hardheid en de zuurgraad van het water en de samenstelling van de waterleidingbuis. Zo bevat het eerst getapte leidingwater ’s ochtends relatief veel koper doordat het lang in de koperen aanvoerleidingen heeft gestaan.Koperverbindingen zijn zeer giftig voor vele waterdieren, m.n. vissen. Zeewater bevat in de regel 1-5 pg/1; in de Maas en Rijn wordt 2-7 pg opgelost koper per liter water gemeten.

Het natuurlijke kopergehalte van grond hangt samen met de bodemsoort. In Nederland worden de laagste gehalten (ca. 2 mg/kg) aangetroffen in zandgronden. Rivierkleigronden hebben de hoogste gehalten: afhankelijk van hun zwaarte 10—50 mg/kg. Planten zijn voor hun kopervoorziening aangewezen op de bodem waarin zij wortelen; grazend vee is afhankelijk van koper dat door het gras uit de bodem wordt opgenomen. Een deel van het koper in de grond blijkt zo sterk gebonden te zijn, dat het niet is op te nemen voor planten. De hoeveelheid die wel is te absorberen, kan worden vastgesteld door de grond te extraheren met verdund salpeterzuur. Als hierbij meer dan 4 mg/kg wordt vrijgemaakt, dan is voldoende koper aanwezig voor een ongestoorde ontwikkeling van gewassen; wordt meer dan 5 mg/kg geëxtraheerd, dan zal het gras in de regel voldoende koper bevatten voor het vee.

Van de akkerbouwgewassen zijn m.n. tarwe en haver gevoelig voor kopergebrek, dat tot uiting komt in het achterblijven van de korrelvorming en de afrijping. Omdat deze stoornis zich vooral voordoet op pas ontgonnen veen- en heidegronden wordt zij ontginningsziekte genoemd. Kopergebrek kan echter ook voorkomen op zandgronden die al langer in cultuur zijn, op zeekleigronden en op lichte rivierklei. Bij het vee leidt kopergebrek tot afwijkingen in de haargroei en -kleur en tot likzucht, diarree en bloedarmoede. Soms bevat het voer wel voldoende koper, maar zijn de dieren niet in staat het te benutten, omdat het in het lichaam wordt geïnactiveerd door molybdeen en sulfaat, die ook met het voer worden opgenomen. In die gevallen heeft bemesting van de grond weinig zin en wordt het kopergebrek bestreden door verstrekking van met koper verrijkt krachtvoer.

Hoewel koper noodzakelijk is voor het goed functioneren van organismen, is het in hogere concentraties giftig. Hiervan is bewust gebruik gemaakt bij de bestrijding van schimmelaantastingen en van slakken die als tussengastheer van de leverbot fungeren. Bordeauxse pap (bereid uit kopersulfaat en gebluste kalk) is aan het eind van de 19e eeuw ontwikkeld ter bestrijding van schimmelziekten in de druiventeelt. Het middel is voor hetzelfde doel veel toegepast bij de teelt van aardappelen en hop. Later zijn andere koperhoudende bestrijdingsmiddelen ontwikkeld, zoals koperoxychloriden (CuCl2 en Cu(OH)2 in variabele verhouding) en koper(I)oxide (Cu20). Zij zijn nu grotendeels vervangen door organische bestrijdingsmiddelen.

Een recente toepassing van koper is de toevoeging van betrekkelijk grote hoeveelheden kopersulfaat aan het voer van mestvarkens, ter bevordering van hun groei en ter verhoging van de efficiëntie waarmee zij het voer omzetten in vlees. Deze werking van koper werd in 1955 ontdekt; hoewel nog steeds niet duidelijk is waarop zij berust, wordt er op grote schaal gebruik van gemaakt. Het koper wordt grotendeels weer uitgescheiden, waardoor het kopergehalte van de mest 500-1000 mg/kg droge stof bedraagt. Overigens mag het voer voor mestvarkens maximaal 125 mg koper/ kg voer bevatten.

Hoge kopergehalten worden ook aangetroffen in zuiveringsslib. Zuiveringsslib van huishoudelijke oorsprong bevat 300-600 mg/kg droge stof, voor een groot deel afkomstig uit de binnenhuisleidingen voor drinkwater, die in Nederland overwegend uit koper bestaan. Door lozingen bij galvanische industrieën kan het slib nog aanzienlijk hogere gehalten bevatten.

Door bemesting met koper, varkensmest en rioolslib en door het gebruik van koperhoudende bestrijdingsmiddelen zijn de kopergehalten van cultuurgrond verhoogd t.o.v. de natuurlijke waarden. Behalve door directe toevoegingen is de mens ook indirect verantwoordelijk voor aanvoer van koper in de bodem. Vooral in de omgeving van ertsverwerkende bedrijven, waar de atmosfeer verontreinigd kan zijn met koperhoudende stofdeeltjes, kan via de neerslag een aanzienlijke belasting van de bodem optreden. Dit is ook het geval onder koperen hoogspanningsleidingen, die corroderen door inwerking van zwavelen stikstofoxiden in vervuilde lucht, waarna de vrijgemaakte koperionen door het regenwater worden opgelost. In de uiterwaarden van de met o.a. koper verontreinigde grote rivieren wordt bij overstroming slib met hoge kopergehalten afgezet. Ook het opgebaggerde havenslib bevat veel koper.

Tegenover de aanvoer van koper in de bodem staat slechts een kleine afvoer door uitspoeling en onttrekking door gewassen. Hierdoor treedt al snel accumulatie op in de bovengrond, die kan leiden tot ongewenste neveneffecten op planten, dieren en micro-organismen en daardoor op het produktievermogen en de algemeen ecologische functies van de bodem. Hiervan zijn verscheidene voorbeelden uit de praktijk bekend. In boomgaarden die frequent met koperhoudende bestrijdingsmiddelen zijn behandeld, wordt de afbraak van het gevallen blad vertraagd en zijn weinig of geen regenwormen aanwezig (al in betrekkelijk lage concentraties remt koper de voortplanting van regenwormen). De activiteiten van micro-organismen die zijn betrokken bij de koolstof- en stikstofkringloop worden minder.

Van de landbouwhuisdieren zijn vooral schapen gevoelig voor kopervergiftiging; gevallen met dodelijke afloop zijn geconstateerd o.m. bij beweiding van grasland onder hoogspanningsleidingen en bij verstrekking van hooi dat was verontreinigd met varkensmest. Het meest uitgebreid onderzocht is de toxische werking van koper op planten; dit vooral naar aanleiding van problemen die zich hebben voorgedaan in Franse wijngaarden na toepassing van bordeauxse pap gedurende tientallen jaren en in de citrusboomgaarden van Florida (vs), waar aanvankelijk voorkomend kopergebrek aanleiding is geweest tot een overmatige bemesting met koper. Uit het onderzoek is gebleken dat kopervergiftiging vooral optreedt in gronden met een laag humusgehalte en een lage zuurgraad. Deze gronden hebben een kleine buffercapaciteit voor koper, waardoor al bij lage gehalten toxische concentraties in het bodemvocht worden bereikt. De vergiftiging is het gevolg van aanhechting van koperionen aan de plantewortels, waardoor remming van de wortelgroei optreedt en het vermogen van het wortelstelsel om voedingsstoffen en water op te nemen wordt aangetast. De schade kan meestal worden opgeheven door de zuurgraad van de grond te verhogen door toediening van kalkmeststoffen.

De situatie rond koper is een duidelijk voorbeeld van de moeilijkheden die zich voordoen bij de vaststelling van maximaal aanvaardbare gehalten van verontreinigende stoffen in de grond. Het is onmogelijk een grenswaarde aan te geven die voor alle gronden geldig is. In humusarme, zure gronden b.v. kan kopertoxiciteit optreden bij een gehalte van 50 mg/kg, terwijl dit voor zware rivierkleigronden de natuurlijke achtergrondwaarde is.