Krom (Cr)

Details

Last Updated: Saturday, 22 April 2023 15:01

Published: Thursday, 26 March 2020 15:04

Inledning
Egenskaper
Verksamheter
Spridningsvägar
Risker
Undersökningar
Åtgärdsmetoder att beakta
Referenser

Inledning

Halten av krom i jordskorpan uppskattas till ca 100-140 ppm vilket gör grundämnet till det tjugoförsta vanligaste. Krom återfinns tillsammans med sura bergarter men i högst koncentrationer i ultrabasiska magmabergarter, mellan 3000–5000 ppm.

Figur 1. Grundämnenas relativa förekomst i jordskorpan.

Krom finns naturligt i miljön och är en nödvändig metall för människor, djur och växter även om kunskapen om kroms roll fortfarande anses oklar. Metallen har många användningsområden men är vanligt förekommande inom framförallt industrin för att minska risken för korrosion i rostfritt stål, men också för ytbehandling av andra metaller.

I den naturliga miljön förekommer krom i varierande halter beroende av jordtyp, bergart eller närliggande mineraliseringar. Högre halter kan förekomma på grund av lokala utsläpp från industri, avloppsreningsverk eller atmosfärisk deposition från luft. Tidigare användes krom i impregnerings- och bekämpningsmedel och kan därför förekomma i mark och vatten där medlen har använts.

Egenskaper

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Krom har en densitet på 7,19 g/cm³, en smältpunkt på 1 907°C och en kokpunkt på 2671°C. Krom kännetecknas av dess höga motståndskraft mot korrosion och oxidation och är paramagnetisk (svagt lockad till en magnet). Den klassas som en övergångsmetall och vid höga temperaturer reagerar den med de flesta icke-metaller.

Krom anträffas i två oxidationstillstånd i naturen, Cr³⁺ och Cr⁶⁺, varav den sistnämnda dominerar i syresatta miljöer och högt pH. I vatten är kromat (CrO₄^2-) den vanligaste formen samt även olika typer av Cr³⁺-komplex bundet till DOC. I jord binder Cr³⁺ hårt till organiskt material och järnoxider och är relativt immobil pga. sin låga löslighet. Kromat adsorberar till järn- och aluminiumoxider vid pH lägre än 6, i övrigt relativt lättrörlig i marken (NV rapport 5536).

Figur 2. Eh-pH-diagram över krom (SGI Klippans kunskapsprojekt).

Naturlig förekomst och bakgrundshalt

Krom finns naturligt i miljön och sprids genom vittring och erosion, deposition eller avrinning. Krom förekommer inte i ren form men bildar mineralet kromit (FeCr₂O₄) och finns i bergartsbildande mineral i den skandinaviska fjällkedjan som amfibol, pyroxen, glimmer och granat. Låga kromhalter återfinns i Småland, Öland, Gotland, Dalarna och centrala Jämtland (SGU geokemisk atlas).

I mark varierar kromhalten mycket där de högsta koncentrationerna i morän förekommer i Lappland, ofta relaterade till ultramafiska och mafiska bergarter. Även lokala metasedimentära bergarter som kvartsit och skiffer kan innehålla kromhaltig glimmer och ge lokalt förhöjda kromhalter i morän (SGU geokemisk atlas). I Naturvårdsverkets indata för riktvärdesmodellen anges en halt för krom (totalhalten) på 29,8 mg/kg TS som bakgrundshalt för morän för 90-percentilen.

Bakgrundshalter av krom i morän i Sveriges län finns här.

I grundvatten förekommer krom naturligt i låga halter men där vissa bergarter och mineraliseringar gör att de naturliga halterna kan variera något. Enligt SGU:s tillståndsklassning för grundvatten kan en låg kromhalt i grundvatten ligga mellan 0,5–5 μg/l. Medianhalten för krom inom den nationella miljöövervakningen för ytligt grundvatten är 0,19 μg/l, och den 90:e percentilen 0,61 μg/l (SGU rapport 2013:01).

För detaljerad information om grundvattenkemi för stationer som ingår i miljöövervakningen se SGU.

För detaljerad information om bergartskemi se SGU.

Se även SGU:s maringeologiska karta för metaller.

Förekomst från verksamheter

Krom upptäcktes i slutet av 1700-talet och enda brytbara krommineralet av ekonomiskt intresse är kromit (FeCr₂O₄). Inga kromitmalmer har upptäckts i Sverige utan all krom som används importeras (sgu.se). Krom är vanligt förekommande inom industrin för ytbehandling av olika metaller för att minska risken för korrosion i rostfritt stål men även för tillverkning av rostskyddsfärger, pigment i färger, och garvning av läder (NV rapport 5536).

Krom har tidigare använts i träskyddsmedel och kan därför finnas i mark och vatten vid äldre impregneringsanläggningar (SGU rapport 2013:01). Även mark som förorenats av gamla handelsträdgårdar kan innehålla krom då metallen tidigare förekommit i bekämpningsmedel (ebhportalen.se).

De största utsläppen av krom till vatten kommer från avloppsreningsverk och pappersmassaindustrier (NV rapport 5536). Till luft sker utsläpp från fossila bränslen, kemisk industri och garveriverksamhet (IVL rapport c 204). Sverige har totalt sett låga utsläpp av krom till luft i jämförelse med andra EU-länder.

För hela Naturvårdsverkets branschlista för förorenade områden där arsenik använts se här.

Spridningsvägar för olika faser och medier

Jord

I mark förekommer både Cr³⁺ och Cr⁶⁺, främst Cr³⁺ då den binds starkt i marken genom komplexbildning till organiskt material vid anaeroba förhållanden. Cr⁶⁺ och dess salter är lättlösliga och mobila vid både höga och låga pH. Kromat (CrO₄^2-) som är en vanlig form binds  till lermineral eller järn- och aluminiumoxider vid pH < 6. Vid högre pH-värden och syrerika förhållanden är kromat mera lättrörlig i marken (SLU institutionen för mark och miljö). Cr³⁺ och dess föreningar precipiterar lätt och är därmed mer stabila i marken (NV rapport 5158).

Sediment

Höga halter av krom i sediment är ofta starkt påverkade av lokala föroreningskällor, ofta kopplade till platser där tidigare eller nuvarande industrier finns (LST 8/2007). Då anaeroba förhållanden råder i ytsediment innebär det att Cr⁶⁺ i stor utsträckning reduceras till Cr³⁺ (NV rapport 5799). Även om sedimentbundna metaller överlag har låg mobiliseringsgrad så kan t.ex. krom vid höga halter i de övre sedimentskikten mobiliseras genom erosion, resuspension och bioturbation.

Vatten

I vatten är kromat (CrO₄^2-) den dominerande formen av krom, speciellt i väl syresatta vatten med högt pH-värde (SGU rapport 2013:1). Kromat som består av Cr⁶⁺ är mera toxiskt än Cr³⁺ som ofta finns bunden i olika komplex till DOC (NV rapport 5536).  I grundvatten förekommer krom naturligt i låga halter. Halter över 50 μg/l är en indikation på att det finns en utsläppskälla i närområdet t.ex. från en industri eller deponi (SGU rapport 2013:1).

Miljö- och hälsorisker

Miljörisker

Krom är toxiskt emot mikroorganismer, växter, djur och människor (Coetzee et al. 2020). Toxiska effekter av krom har observerats hos havre på odlad mark med 634 mg/kg. I ett försök på mikroorganismer i jord har man visat att vid 100 mg/kg Cr³⁺ och vid 10 mg/kg Cr⁶⁺ minskade respirationen i marken (NV rapport 5158). Toxiciteten för vattenlevande organismer har fastställts genom ett så kallat NOEC-värde (No Effect Concentration) till 4,7 μg/l för kräftdjur och 10 μg/l för fisk och alg för Cr⁶⁺. För Cr³⁺ fastställdes det till 47 μg/l för kräftdjur och 50 μg/l för fisk och> 2 g/l för alger (NV rapport 5799).

Hälsoeffekter

Krom är ett nödvändigt mikronäringsämne hos människor då ämnet deltar i kroppens omsättning av glukos för att kunna förbränna socker. Uppskattat tillräckligt intag av krom per dag är 25–35 μg beroende på kön (Livsmedelsverket). För höga koncentrationer av Cr⁶⁺ är hälsofarligt och klassat som cancerogent då det tar sig in i cellmembran (NV rapport 5536). I svetsrök förekommer krom delvis som Cr⁶⁺, vilket kan irritera luftvägarnas slemhinnor och möjligen vara cancerframkallande (IVL rapport B1675).

För mer information om hälsoeffekter av krom hos barn och vuxna samt information om hur mycket krom en människa behöver, läs mer hos Livsmedelsverket.  

Riskbedömning

Då krom förekommer i olika komplex/former i miljön är det ofta av intresse att veta hur stor del som är biotillgänglig vid riskbedömning av hälsa och miljö. Även om totalhalten av krom kan vara relativt hög i jord så är tillgängligheten begränsad för växter då den oftast förekommer i de mer stabila och svårlösliga Cr³⁺-komplexen. Den mest lättillgängliga och instabila formen av krom i marken är Cr⁶⁺(NV rapport 5158).

För krom finns ett fåtal projekt där den orala biotillgängligheten i jord har mätts, bland annat vid en tidigare träförädling i Mjölby där tryck- och doppimpregnering bedrevs. Där visade mätningar på att den biotillgängliga fraktionen av krom varierade mellan 13–33 % (NV rapport 5895).

Tester av biotillgänglighet erbjuds i dagsläget av Statens Geotekniska Institut (SGI). Kontakta SGI och stäm av syfte, metodik och vad resultat kan användas till innan provtagning för analys av biotillgänglighet görs.

Här finns mer information om biotillgänglighet vid efterbehandling och riskbedömning.

Hälsa

Människor får i sig krom genom livsmedel som musslor, fisk, kött, fullkornsprodukter, baljväxter, kött och nötter. Även dricksvatten tillför krom till kroppen beroende av vattnets sammansättning. Vid kromhalter över 50 μg/l anses det otjänligt som dricksvatten (LIVSFS 2017:2), men förhöjda halter av metaller i dricksvatten (som stått stilla i ledningar) är vanligt på grund av att vattenledningssystem ofta innehåller eller har ytbehandlats med metaller som zink, krom eller nickel (SGU rapport 2013:1).

Ett tolerabelt intag av krom är fastställt för Cr³⁺ till 300 µg/kg kroppsvikt och dag enligt Europeiska Livsmedelssäkerhetsmyndigheten (Efsa). Krombrist är mycket ovanligt och har endast påträffats i enstaka fall där personer ätit specialkost under lång tid(Livsmedelsverket).

Miljö

Jord: Bedömning av förorenade områden styrs av de generella riktvärden för förorenad mark. Länk till generella riktvärden finns här. Krom är ett av få ämnen med två separata riktvärden eftersom omvandling i mark ofta sker från den mera toxiska Cr⁶⁺ till den mindre toxiska Cr³⁺.

Skydd av ytvatten: Haltkriterium av krom i riktvärdesmodellen gäller för den totala halten i ytvatten (3 µg/l, löst och partikulärt) och bedöms tillräckligt låga för att skydda sedimentlevande organismer samt predatorer och människor (SGU rapport 2013:1). Havs- och vattenmyndigheten anger ett årsmedelvärde för krom på 3,4 µg/l i vatten med god status (HVMFS 2019:25).

Angående undersökningar

För generella provtagningsstrategier se: http://fororenadeomraden.se/index.php/undersoekningsstrategier/provtagningsstrategier

För mediespecifik provtagning se:

http://fororenadeomraden.se/index.php/undersoekningsstrategier/medier

Ämnesspecifika saker som är bra att tänka på vid provtagning och mätning

Krom förekommer i två olika oxidationstillstånd med olika kemiska och toxiska egenskaper varför dessa två ofta behöver skiljas åt vid riskbedömning. I mark förekommer krom som Cr³⁺ eller Cr⁶⁺ varav den förstnämnda binder starkt till humusämnen vid låga pH och reducerande förhållanden, och Cr⁶⁺ är mer lättrörlig och förekommer vid högre pH och mera syrerika förhållanden. Provintervall och val av metod bör därför beaktas utifrån jordtyp.

Uppmätta avvikande höga halter i grundvatten med normalt eller högt pH kan bero på kontaminering från grumling vid själva provtagningen. Att föra fältanteckningar om grumling och färg är därför viktigt vid provtagning. Om möjligt bör stödparametrar som alkalinitet, pH och redox mätas parallellt med provtagningen för att öka kunskapen om de kemfysiska spridningsfaktorerna. För att kvalitetssäkra provtagningar där höga halter metaller kan förväntas kan fältduplikat tas av samtliga prover för XRF- och PID-analys samt analys på laboratorium.

Vid undersökningar av jord vid glasbruk (där krom eller andra tungmetaller ofta är dimensionerande för risker och åtgärdsbehov) kan t.ex. provgropsgrävning eller sonicborrning vara lämpliga undersökningsmetoder i områden med deponerat material. Skulle t.ex. skruvborr användas i glasdeponier riskerar det grova hårda materialet att rasa av skruven.

Provhantering provberedning (gränssnitt mellan konsult och labbet)

Jord

Vid provtagning av jord bör man utgå från att föroreningarna är heterogent fördelade i jorden och eftersom den mängd jord som tas ut för själva analysen är det viktigt att homogenisera provet för att få en jämn fördelning av föroreningen i provet. För vissa matriser kan direkta fältmetoder användas för att få indikationer på föroreningar men dessa kan generellt sett inte ersätta laboratorieanalyser. XRF-instrument kan med fördel användas för att analys av metaller i jord och andra fasta material så som fyllnadsmassor (SGF rapport 2:2013).  

Vatten

Inför provtagning av grundvatten bör vattnet i röret omsättas före provtagning. Vid provtagning av metaller exempelvis kvicksilver är grundvattenrör av plast att föredra. Provtagningsutrustningen ska vara tillverkade av inerta material. Slangar ska sköljas igenom med metallfritt avjoniserat vatten mellan provtagningstillfällena. Då bailers används är det viktigt att undvika kontamineringsrisker. Vid provtagning av metaller ska plasthandskar användas (SGU rapport 2013:1).

Sediment

Sedimentprover ska tas på ackumulationsbotten där föroreningarna ansamlas och inte omlagras. Fördelningen av föroreningar i sedimenten kan anses vara homogena horisontellt men kan variera i djupled. Som stöd för analysen kan redoxpotential mätas direkt i fält.

Fyllnadsmassor

Partikelbundna föroreningar i fyllnadsmassor har ofta stor haltvariation både i sidled och i djupled då äldre utfyllnader oftast gjordes med för dagen tillgängliga massor med rätt geotekniska egenskaper men med mindre hänsyn till innehållet av farliga ämnen. Provtagning av fyllnadsmassor bör därför provtas systematiskt i tredimensionella rutnät både i sidled och djupled. Underliggande ostörda jordlager (torrskorpelera, tät lera, morän, sand) bör aldrig ingå i samma jordprov som den ovanliggande påverkade jordmassan.

Provhantering, provtagningskärl och analysmetoder

För att rätt provtagningskärl ska användas vid specifika prov är det viktigt att kontakta analyserande labb för en diskussion om provhantering så som filtrering eller surgörande av provet och rätt provkärl. Viktigt är att provkärl fylls till brädden och förvaras mörkt och kallt under transport till laboratorium.

Åtgärdsmetoder att beakta

För lämpliga åtgärdstekniker se:

https://atgardsportalen.se/

In situ

Fytosanering
Grundvattenpumpning och behandling - skyddspumpning kan tillämpas för att kontrollera spridning

Inneslutning/barriärteknik

Kemisk reduktion - främst för behandling av CrVI

Stabilisering/solidifiering

Termisk behandling – För kvicksilverförorenad jord

Ex situ - baseras på att schaktning är möjligt

Deponering

Gräv- och schaktsanering
Jordtvätt

Referenser

Coetzee, J.J., Bansal, N. & Chirwa, E.M.N. Chromium in Environment, Its Toxic Effect from Chromite-Mining and Ferrochrome Industries, and Its Possible Bioremediation. Expo Health 12, 51–62 (2020). https://doi.org/10.1007/s12403-018-0284-z

Livsmedelsverket, Krom https://www.livsmedelsverket.se/livsmedel-och-innehall/naringsamne/salt-och-mineraler1/krom , juni 2021

Länsstyrelserna Rapport 2017:10. Förorenad mark vid gamla handelsträdgårdar – information till fastighetsägare och boende. Rapport 2017:10.

Länsstyrelsen Norrbotten Rapport 8/2007. Metaller i sediment längs Norbottenkusten.

IVL Svenska Miljöinstitutet Rapport C204. 2005. Metaller i mossa.

Naturvårdsverket rapport 4918 (1999). Metodik för inventering av förorenade områden. Bedömningsgrunder för miljökvalitet.

Naturvårdsverket rapport 5158. Spårelement i mark, grödor och markorganismer. Jan Eriksson och Lovisa Stjernman-Forsberg. (2002)

Naturvårdsverket rapport 5536. Metallers mobilitet i mark. Kunskapsprogrammet Hållbar Sanering. ISBN 91-620-5536-4.pdf.’

Naturvårdsverket rapport 5859 (2008). Hälsoriskbedömning vid utredning av förorenade områden.

Naturvårdsverket rapport 5888 (2009). Provtagningsstrategier för förorenad jord.

Naturvårdsverket rapport 5895. Biotillgänglighet som företeelse och vid riskbedömningar av förorenade områden.

Sveriges geologiska undersökning, SGU. Mineralnäring och samhälle. https://www.sgu.se/mineralnaring/mineralnaring-och-samhalle/, juni 2021.

Sveriges geotekniska institut, SGI, Rapport Klippans kunskapsprojekt. Arsenik och krom – förekomst, mobilitet och markfilter med järn(0) som åtgärdslösning, 2006.

Sveriges lantbruksuniversitet, SLU. Spårämnen.

https://www.slu.se/miljoanalys/statistik-och-miljodata/miljodata/webbtjanster-miljoanalys/markinfo/markinfo/markkemi/totalhalter-i-mineraljorden/sparamnen/, maj 2021.