sou · GOB353d4 · 2001-01-01 00:00:00 — Allmänt om metaller.............................................................. Vad kännetecknar metaller?............................................ Några ofta använda begrepp i samband med metaller ....... Varför särbehandla metaller? Nedbrytbarhet och biotillgänglighet .................................. Människan omfördelar metaller i miljön på olika sätt.......... 1.3Olika sätt att beräkna och värdera emissioner av metaller . 1.3.1 Tillförsel till samhället i relation till naturliga flöden............ 1.3.2 Utsläpp relaterade till naturliga flöden .............................. 1.3.3 Beräkningar av konsumtionsemissioner baserade på 1.3.4 Beräkningar av konsumtionsemissioner baserade på 1.4Inneboende farliga egenskaper hos metaller och deras Den kemiska formen spelar roll ....................................... Vissa metaller behövs i låga halter – essentiella metaller ... Pågående arbete i EU och internationellt .......................... EU:s system för klassificering och märkning av kemiska EU:s arbete med riskbedömning och riskbegränsning ........ arbete med klassificering och testmetoder........... Hur har metallerna grupperas i följande avsnitt? Bly, kadmium och kvicksilver............................................... Varför ska bly, kvicksilver och kadmium avvecklas?......... Regler, konventioner och tidigare ställningstagande ........... Användningen av bly i – hur går Bedömning av emissioner till den svenska miljön............... Bedömning av den svenska befolkningens exponering för Regler, konventioner och tidigare ställningstaganden ......... Användningen av kadmium i – hur går Bedömning av emissioner till den svenska miljön............... Bedömning av den svenska befolkningens exponering för Regler, konventioner och tidigare ställningstaganden ......... Användningen av kvicksilver i – hur går Bedömning av emissioner till den svenska miljön............... Bedömning av den svenska befolkningens exponering för Några metaller med stor användning (koppar, zink, krom Användning och emissioner............................................. Användningsområden med stor betydelse för diffusa Kan hälso- och miljöeffekter befaras av koppar, zink, krom och nickel? Övriga metaller inklusive de s.k. nya metallerna Förutsättningar för återvinning av metaller.......................... 5.1.1 Användningssättets betydelse för möjligheterna att genom återvinning begränsa exponeringen .................................. Regeringens nya riktlinjer om metaller Utredningens uppdrag om metaller: Utredningen ska lämna förslag till hur regeringens nya riktlinjer för metaller ska genomföras. Utgångspunkten är att de ska vara genom- förda inom 10–. Riktlinjerna är följande: ·Nyproducerade varor som introduceras på marknaden är i huvud- sak fria från kvicksilver, kadmium, bly och deras föreningar. ·Metaller används i sådana tillämpningar att metallerna inte kommer ut i miljön i en omfattning som medför att miljö och människors hälsa kan komma till skada. Regeringens riktlinjer är en del på vägen för att uppnå det nationella miljökvalitetsmålet om en giftfri miljö, som ska vara uppnått inom en generation. Målet innebär bl. a. att halterna av ämnen som före- kommer naturligt i miljön är nära bakgrundsnivåerna. 1 Allmänt om metaller När ordet metaller eller namnet på en viss metall används i denna bilaga avses, om inte annat framgår av sammanhanget, både metallen och dess föreningar. 1.1.1Vad kännetecknar metaller? En metall är ett grundämne som har en karakteristisk glans och som effektivt leder värme och elektricitet. Flertalet av de drygt hundra grundämnen som vi känner räknas som metaller. Knappt ett tjugotal ämnen räknas till ickemetallerna – dit hör bl.a. kol, syre, kväve och ädelgaserna. Blandningar av metaller i deras metalliska form kallas legeringar. Metallerna kan också ingå i olika kemiska föreningar. egenskaper som väsentligt skiljer sig från de som metallen har i sin rena form. 1.1.2Några ofta använda begrepp i samband med metaller Ett fåtal ämnen har både egenskaper som är typiska för metaller och sådana som är typiska för icke-metaller. Dessa brukar benämnas halv- metaller. Halvmetallerna sammanfaller tämligen väl med de grund- ämnen som uppfyller kraven för att betraktas som halvledare. Enligt (1966) är halvmetallerna germanium, tenn, arsenik, antimon, tellur och astat. avses också kisel och selen när begreppet halvmetaller används. När begreppet metaller används i denna bilaga innefattas de ämnen som av definieras som halvmetaller. När man talar om toxiska metaller används ofta ordet tungmetaller. Med tungmetaller menas metaller som har en densitet över ett visst värde. Det finns ingen enhetlig gräns för vilken densitet en metall ska ha för att klassas som tungmetall, men ofta brukar värden runt /cm3 anges. Det finns dock ingen strikt koppling mellan metallers densitet och deras farlighet. Metallernas farlighet måste värderas metall för metall. Begreppet tungmetaller används därför inte fortsättningsvis. Med essentiella ämnen avses sådana ämnen som människor, djur och/eller växter måste få i sig för att upprätthålla livsviktiga processer. Flera metaller är essentiella. Natrium, kalium, kalcium och magnesium är de metaller som finns i högst koncentrationer i människokroppen. Andra metaller som har viktiga funktioner är exempelvis järn, koppar, zink, kobolt, mangan och molybden. I människor, djur och växter kan metallerna förekomma i enzymer, proteiner, vitaminer och många andra ämnen som upprätthåller eller styr livsfunktionerna. Metaller kan, som tidigare nämnts, ingå i kemiska föreningar. Ett specialfall är de metallorganiska föreningarna. Med metallorganiska föreningar menas föreningar med minst en kovalent bindning mellan en kolatom och en metallatom. 1.2Varför särbehandla metaller? Förutom de specifika riktlinjerna för metaller, som redovisas i rutan ovan, finns nya riktlinjer för kemikaliepolitiken som innebär att nypro- ducerade varor inom 10–ska vara fria från cancerframkallande, arvsmassepåverkande, fortplantningsstörande och hormonstörande ämnen samt organiska ämnen som är persistenta och bio- ackumulerande. har i uppdrag att utveckla generella kriterier för när ämnen ska fasas ut baserat på dessa egenskaper. tolkning av riktlinjerna innebär att de metaller och metallföreningar som kan ge cancer, är arvsmassepåverkande, fortplantningsstörande eller hormonstörande bedöms efter dessa egenskaper på samma sätt som organiska ämnen. Mått på persistens och bioackumulering har i första hand utvecklats med avseende på organiska ämnen. I finns en teststrategi för nya ämnen uppbyggd på persistens, bioackumulering och toxicitet. gör bedömningen att kriterierna för persistens och bioackumulering går att tillämpa på metaller – metaller är persistenta och bioackumulering går att mäta med tester av biokoncentration i fisk. Andra hävdar att det finns problem med att tillämpa kriterier för dessa egenskaper på metaller, vilket utvecklas nedan. Ett särfall utgörs av de metallorganiska ämnena, vilket även det utvecklas nedan. Metaller är grundämnen och kan som sådana varken nybildas eller brytas ner. Metallerna är alltså persistenta. Däremot kan metallernas tillgänglighet för levande organismer variera. I berggrunden och i sediment är metallerna inte åtkomliga för levande organismer, annat än i de allra ytligaste skikten. Men även i ytvatten och mark kan metallerna vara i princip otillgängliga för levande organismer, t. ex. genom att de binds i en sådan kemisk form att de inte kan tas upp. finns och vilken deras kemiska förekomstform är avgör alltså deras biotillgänglighet. Förekomstformerna kan variera över tiden beroende på bl. a. surhetsgrad och syretillgång. Metaller kan, precis som organiska ämnen, ansamlas i levande organ- ismer. Att bestämma hur hög bioackumuleringen är kan dock vara för- knippat med vissa problem. Många organismer har en förmåga att ta upp essentiella metaller aktivt och att upprätthålla samma koncentration av dem i kroppen oavsett koncentrationen i omgivningen. Vissa andra metaller kan också tas upp aktivt på grund av att de liknar essentiella metaller. Att organismen strävar efter att upprätthålla samma koncentration i kroppen oavsett koncentrationen i omgivningen medför att bioackumuleringen blir extra hög vid låga koncentrationer i omgivningen. Man får således olika värden på bioackumulationen beroende på vid vilken koncentration i omgivningen som testet utförts. Vidare kan upptaget påverkas av andra metaller som finns i omgiv- ningen och som tas upp via samma mekanism. Metallorganiska föreningar kan bedömas både utifrån sin metalldel och sin organiska del. I föreliggande bilaga behandlas alla metaller och föreningar av dessa. Någon gränsdragning mot metallorganiska fören- ingar har inte gjorts. De metallorganiska föreningar som är persistenta och bioackumulerbara bör dock behandlas på samma sätt som andra organiska ämnen med dessa egenskaper. Metallorganiska föreningar kan alltså bedömas på två sätt. I det fall detta leder till en konflikt beträffande valet av åtgärder ska den åtgärd som leder till högst skyddsnivå väljas. 1.2.4Människan omfördelar metaller i miljön på olika sätt Metaller har haft en avgörande betydelse för människans utveckling. Till exempel kunde plogar tillverkas tack vare metall och i den industriella revolutionen har metaller haft en av huvudrollerna. Massproduktion av varor och andra förnödenheter har kunnat åstadkommas med maskiner och instrument av metall. Metaller är också en av hörnstenarna i vårt IT-samhälle. Metallernas goda tekniska egenskaper har gjort att människan utvunnit dem under . Till en början skedde detta i relativt blyg- sam skala men takten för utvinningen har ökat mycket kraftigt, i syn- nerhet under . Människans utnyttjande av metaller leder till att de omfördelas från berggrunden till samhället och via samhället kan de komma ut i naturmiljön. Djur och växter har under miljontals år utvecklats i och anpassats till en miljö där vissa metaller, t. ex. järn och aluminium, funnits i höga halter medan andra metaller, t. ex. kvicksilver, silver, tellur och platina, funnits i mycket låga halter. Människors spridning av metaller innebär en ökning av halterna i luft, mark och vatten. Det leder i sin tur ofta till en ökad metallexponering, som om den blir för stor inte kan hanteras av organismerna utan leder till skador. Spridning av metaller kan förekomma i olika skeden. Det kan ske i samband med brytningen av metallen eller upparbetningen av den. Det kan ske i samband med produktion av olika varor där metallen ingår. Under metallens användningstid kan spridning ske via korrosion eller nötning. Slutligen kan också spridning ske i avfallsledet. Metallutsläppen till luft och vatten från gruvindustri och metallbe- arbetande industri var tidigare stora och fortfarande utgör gamla upplag av gruvavfall en viktig källa till metallspridning. Kraftiga minskningar har dock skett från den nu aktiva industrin, vilket har ökat den relativa betydelsen av utsläpp under metallernas användningstid och i avfalls- ledet. Omfattningen av utsläppen beror på användningsområdet för metallen. Exempel på användningsområden som ger spridning av metaller är bekämpningsmedel, färger som flagnar, koppar i bromsbelägg och zink i gummidäck som nöts ner. Metaller i konstruktionsmaterial, som kan ha mycket lång användningstid, kan långsiktigt korrodera. Flödena av metaller från samhället till miljön kan gå direkt till luft eller ytvatten. Andra vägar för spridning är med avloppsvatten som leds till reningsverk, där vanligen en större del av metallerna avskiljs med slammet medan resterande mängd följer med det utgående vattnet. Metallerna i slammet hamnar där slammet placeras, t.ex. på jordbruks- mark eller på deponi. Metaller kan också spridas direkt till mark, t.ex. i form av blyhagel eller bekämpningsmedel. Merparten av de metall- mängder som används sprids inte utan följer med avfallsströmmarna och hamnar, om de inte återvinns, på deponier, antingen direkt eller i form av slagg och askor från avfallsförbränning. Om metallhalterna i askan är höga innebär det särskilda krav vid deponeringen. Deponering av metaller innebär dock i allmänhet en långsiktig potential för spridning av metaller till omgivande miljö. Väl ute i miljön kan metallerna vara mer eller mindre rörliga. Som exempel kan nämnas att kvicksilver kan spridas långa sträckor i luften, på grund av en för metaller ovanligt hög flyktighet. I marken rör sig bly mycket långsamt medan metaller som kadmium och zink lättare rör sig genom marken och ut i yt- eller grundvatten, i synnerhet om marken är sur. Försurningen påverkar därmed metallernas fördelning mellan olika miljömedia och metallernas tillgänglighet för levande organismer. Metaller kan alltså spridas på flera sätt i samband med avsiktlig fram- ställning och användning. Men det finns också andra skäl till att metaller kan omfördelas från depåer i berg på ett sådant sätt att de blir tillgängliga för levande organismer. Här ges några exempel på detta: ·I berggrunden förekommer olika metaller tillsammans. Till exempel förekommer zink tillsammans med mindre mängder kadmium och ofta tillsammans med bly. Brytning av den metall som man önskar använda (t.ex. zink) leder således till att även andra metaller omfördelas från berggrunden. Beroende på vilka de andra metallerna är kan de sedan utgöra en biprodukt i framställningen av huvudmetallen, bli kvar i gruvavfallet efter anrikning eller ingå som en förorening i den framställda metallen. ·Vissa metaller förekommer i fossila bränslen. Vår användning av fossila bränslen gör att metaller tillsammans med bränslena omför- delas från berggrunden och sprids vid förbränningen av bränslena. ·Fosfat bryts för att tillverka handelsgödsel. Denna fosfat kan i vari- erande omfattning innehålla kadmium och andra metaller, som således omfördelas och kan spridas tillsammans med gödseln. ·Vid borrning av brunnar kan ökad syretillförsel göra att metaller lakas ut från berggrunden. Detta gäller i synnerhet för djupborrade brunnar i områden med sulfidmineralieringar. Sådana brunnar kan få ett vatten med mycket höga halter av bl.a. arsenik. Metaller kan också oavsiktligt koncentreras ur naturmaterial på annat sätt. Exempelvis tas metaller upp av växter och förekommer således i biobränsle. I den aska som bildas när biobränslet förbränns kan metall- halterna vara höga. Till följd av människans användning av metaller har halterna av vissa metaller på sina ställen i landet förhöjts jämfört med de naturliga bakgrundshalterna. Den långvariga använd- ningen har också lett till att det finns stora mängder metaller inlagrade i samhället i de mest skiftande varor såsom bilar, lyktstolpar, datorer, plastmaterial m.m. Metaller som finns inlagrade i samhället och kommer ut i miljön kan ge ytterligare förhöjningar av halterna. Människans användning av metaller kan också innebära att metallernas kemiska förekomstform förändras genom tillverkning av olika metall- innehållande föreningar. Dessa kan vara farligare eller mindre farliga än den ursprungliga förekomstformen. Exempelvis är organiska tenn- föreningar mycket giftigare än tenn i sin metalliska form och metaller som kan kan vara mycket farligare än metaller i mat och dryck. 1.3Olika sätt att beräkna och värdera emissioner av metaller 1.3.1Tillförsel till samhället i relation till naturliga flöden (1995) har beräknat den mängd metall som omsätts av människan via gruvbrytning och uttag av fossila bränslen och jämfört den med de naturliga flödena via vittring, vulkanutbrott m.m. Slutsatsen från det arbetet är att människan i en del fall tillför samhället metaller i en takt som är avsevärt mycket större än vad som omsätts via naturliga pro- cesser (tabell 1). Tabell 1 Förhållandet mellan tillförsel till samhället och naturlig omsättning för några metaller. Den globala kvoten mellan tillförsel till samhället (gruvbrytning och fossila bränslen) och naturlig omsättning för några metaller (från , 1995). Eftersom användningsmönstret för metaller skiljer sig åt mellan länder, som de naturliga flödena också varierar, kan man inte direkt överföra globala data till svenska förhållanden. En grov beräkning har gjorts för ämnen som är en stark producent av (m.fl., 1987). Den antyder naturligt nog ännu större tal än de globala. 1.3.2Utsläpp relaterade till naturliga flöden I fallet ovan relaterades den av människan brutna mängden metall till den naturliga omsättningen. En liknande beräkning, men baserad på utsläpp istället för totalt brutna mängder, har gjorts av Nriagu (1990). Beräkningen omfattar fjorton metaller och är gjord i global skala. De utsläpp till atmosfären som människan förorsakar överskrider enligt dessa beräkningar de naturliga (t.ex. via vulkanutbrott och skogs- bränder) med 3 till 28 gånger för bly, kadmium, vanadin och zink. Även för arsenik, koppar, kvicksilver, nickel och antimon leder de av människan orsakade utsläppen till mer än en fördubbling av de naturliga flödena. Beräkningarna baseras på uppgifter . De diffusa utsläppen från varor har inte räknats in i modellen vilket ger en under- skattning av värdena. Å andra sidan har utsläppen från punktkällor minskat i många länder . På samma sätt som i avsnitt 1.3.1 kan man inte heller i detta fall direkt överföra globala data till svenska förhållanden. 1.3.3Beräkningar av konsumtionsemissioner baserade på emissionsfaktorer Att beräkna hur stora utsläpp av en metall som sker över tiden är förknippat med vissa svårigheter. De utsläpp som sker ifrån punktkällor går att mäta och är förhållandevis lätta att beräkna. De utsläpp som sker ifrån varor i bruk är mycket svårare att uppskatta. I en beräkning av emissionerna av vissa metaller i det senaste seklet föreslår Ayres och Ayres (1993) emissionsfaktorer för åtta metaller. Faktorerna anger den andel av en använd mängd metall som kan släppas ut . Emissionsfaktorerna varierar beroende på vilken metallen är och vilket användningsområdet är. Lägre faktorer har t.ex. satts för användningsområden där metallen är innesluten än för sådana där metallen exponeras för väder och vind. 1.3.4Beräkningar av konsumtionsemissioner baserade på korrosion har bedrivit ett flerårigt forskningsprojekt kallat i stad och land (Bergbäck och , 1994). I projektet har undersökningar gjorts av avgången av metaller från olika ytor. Sådana undersökningar leder till att man får värden på avgången av metaller som är mer exakta än de emissionsfaktorer som beskrevs i föregående avsnitt. Att experimentellt undersöka avgång av metaller från olika ytor är dock tidskrävande eftersom varje metall och material måste undersökas för sig. Därtill kommer att miljöfaktorer som sur- hetsgrad att inverka på utfallet, varför undersökningen kan behöva göras i olika miljöer. Faktorer baserade på faktisk korrosion behöver därför kompletteras med mer grova emissionsfaktorer. De korrosionsfaktorer som kommit fram inom forskningsprojektet i stad och land har inom samma projekt använts för att kvantifiera emissionerna av metaller från varor i . Andelarna av den totala ackumulerade mängden av en viss metall som kommer i kontakt med jord, vatten eller luft har därvid beräknats och faktorerna har därefter använts för att räkna ut avgången av metallen i fråga. 1.4Inneboende farliga egenskaper hos metaller och deras föreningar Metallernas toxikologiska och ekotoxikologiska egenskaper skiljer sig åt. I detta avsnitt ges exempel på metallers inneboende egenskaper. Att ett ämne har farliga inneboende egenskaper innebär inte med nöd- vändighet att ämnet utgör en risk. Risken är beroende av hur stor exponering som människor eller miljön utsätts för. I avsnitt 3.3 finns för koppar, zink, krom och nickel ett resonemang om vilka effekter som kan befaras vid dagens exponering. Dessutom pågår utförliga riskbe- dömningar av flera metaller inom EU:s program för existerande ämnen, se 1.5.2. 1.4.1Den kemiska formen spelar roll Metallernas egenskaper varierar beroende på hur de förekommer. En och samma metall kan användas dels i form av massiv metall, dels i form av en mängd olika kemiska föreningar. Koppar används t.ex. i form av massiv metall som tak, i form av kopparoxid som båtbottenfärg och i form av kopparkloridhydroxid som svampbekämpningsmedel. Metallens farlighet varierar i hög grad mellan de olika förekomst- formerna. En metall kan var toxisk såväl i jonform som i organiska eller oorganiska komplex. Ofta är den mest toxisk då den föreligger i jonform. Läckage av kopparjoner kan ske både från koppartak och från båtbottenfärger, men läckagehastigheten är betydligt högre från de . Vid bedömning av hälsorisker till följd av direktkontakt med metaller har det stor betydelse i vilken form metallen används. Vid bedömningen av risker för miljön blir metallens förekomstform under användningen inte nödvändigtvis av så stor betydelse. Det beror på att metallen i miljön kan ändra förekomstform efter förhållanden i omgivningen, såsom pH och syretillgång. Eftersom metaller inte bryts ner blir de kvar i miljön och kan på så vis utsättas för förändrade förhållanden. Vid bedömning av risker för miljön blir det således intressant att se till metallen som sådan och inte bara vilken förening den ingår i. 1.4.2Vissa metaller behövs i låga halter – essentiella metaller Vissa metaller är livsnödvändiga för människor, djur och växter – de är essentiella (se 1.1.2). Andra metaller saknar kända funktioner i levande organismer. Att en metall är essentiell innebär inte att den är ofarlig. För varje essentiell metall finns en optimal koncentration i organismen. Om halten blir för låg uppstår bristsymptom och om halten blir för hög uppstår giftverkan. Intervallet mellan brist och giftverkan kan vara olika stort för olika metaller. Den optimala koncentrationen kan också variera mellan olika organismer. En del metaller är essentiella för vissa grupper av organismer men saknar funktioner i andra organismer. Enligt (SOU 1996:124) är brist på näringsämnen hos människor, frånsett järnbrist, mycket ovanligt i . Däremot kan det i miljön, för att motverka bristsymptom, behövas tillförsel av vissa metaller till t.ex. , där en kontinuerlig bortförsel sker med grödan. Metaller kan vara toxiska för organismer både i mark- och vattenmiljön. I skogsmark kan metaller bl.a. hämma mikroorganismerna på ett sådant sätt att nedbrytningen av dött organiskt material, och därmed frigörelsen av näringsämnen, börjar gå långsammare. En långsammare omsättning av näringsämnen får i sin tur konsekvenser för skogens växter. Även i jordbruksmark kan metaller störa de marklevande organismerna, eller ha en direkt toxisk verkan på växterna. Ett stort problem med metaller i jordbruksmark är att de i varierande grad kan tas upp av grödan och därmed leda till en exponering av människor. Många metaller är farliga för vattenlevande organismer. Av de van- ligaste metallerna är koppar, zink, krom och nickel i jonform giftiga eller mycket giftiga för vattenlevande organismer, som alger, djurplankton och fisk. Många metaller och metallföreningar är klassificerade som miljöfarliga (se vidare 1.5.1). Metallers hälsofarlighet varierar från metallförening till metallförening. Många metaller och metallföreningar är klassificerade som hälsofarliga och det finns metaller eller metallföreningar i alla farlighetsklasser. I annex 1 till denna bilaga ges exempel på några metallföreningars klassificering enligt EG:s ämnesdirektiv (rådets direktiv /548), vilket implementerats i svensk lagstiftning genom Kemikalieinspektionens föreskrifter, KIFS 1994:12. 1.5Pågående arbete i EU och internationellt 1.5.1EU:s system för klassificering och märkning av kemiska ämnen I EG:s ämnesdirektiv finns regler för hur kemiska ämnen ska klassi- ficeras och märkas. I en omfattande bilaga till direktivet finns en lista över ämnen som har bedömts av . Av listan framgår hur ämnena är klassificerade med avseende hälso- och miljöfarlighet samt hur de ska märkas.