Molybden (Mo)

Details

Last Updated: Saturday, 22 April 2023 15:02

Published: Thursday, 26 March 2020 15:06

Inledning
Egenskaper
Verksamheter
Spridningsvägar
Risker
Åtgärdsmetoder att beakta
Referenser

Inledning

Molybden finns naturligt i miljön och är ett essentiellt ämne för både växter, djur och människor. Metallen har många likheter med krom, som tillhör samma grupp, och har flera användningsområden men främst som legeringsmetall för att höja styrkan och värmetåligheten hos stål.

I den naturliga miljön förekommer molybden i varierande halter beroende av jordtyp, bergart eller närliggande mineraliseringar. De flesta molybdenanomalier korrelerar ofta med sulfidmineraliseringar där svartskiffer påträffas.

I mark förekommer molybden främst som Mo⁶⁺, men i starkt reducerande miljöer även som Mo⁴⁺ och Mo⁵⁺. I jordar med höga pH-värden är molybden relativt lättlösligt men binds mycket starkt i sura miljöer. Molybden adsorberar även starkt till Fe- och Al-oxider vid pH under 7.

Figur 1. Ren molybden i metallisk form. Foto: Hi-Res Images of Chemical Elements CC BY 3.0

Egenskaper

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Molybden har en densitet på 10 280 kg/m³, en smältpunkt på 2 623°C och en kokpunkt på 4 639°C. Molybden kännetecknas av att den höjer styrkan och värmetåligheten i olika stålsorter då den har en av de högsta smältpunkterna av alla grundämnen. Metallen är därför mycket användbar till ugnar med mycket höga temperaturer (anna stjernström nr 119). Molybden är även korrosions- och syrabeständig och används också som legeringar i specialstål.

Molybden finns i många olika oxidationstillstånd och föreningar och har en mycket komplex vattenkemi. Molybden uppträder framförallt i oxidationstillstånd som Mo⁶⁺, men i starkt sura miljöer även som Mo⁴⁺ och Mo⁵⁺. I vatten är molybdat (MoO₄^2-) den vanligaste formen samt även olika typer av Ca²⁺-komplex. I sulfidmiljö uppträder ofta molybden som MoS₄^2-. I jord adsorberar molybden ofta till Fe- och Al-oxider, framförallt i sura jordar. Sammanfattningsvis binder molybden starkt i sura miljöer, men är relativt mobilt i jordar med höga pH-värden(NV rapport 5536; Sun et al 2020; Gustafsson & Tiberg 2015).

Figur 2. Adsorptionens beroende av pH för metallen molybden (Nie et al 2020) CC BY 4.0.

Naturlig förekomst och bakgrundshalt

Molybden förekommer naturligt i jordskorpan och förekommer huvudsakligen som spårelement i sulfidform men även i föreningar med syre. Vanliga spårelement i berggrunden där molybden återfinns är t.ex. pyrit, kopparkis, zinkblände och blyglans. I berggrunden förekommer molybden vanligen i koncentrationer kring 1,5 mg/kg TS men varierar beroende på bergart. I Sverige är felsiska magmatiska bergarter (graniter och pegmatiter) huvudsakliga källor till molybden där en kombination av lerrika jordar med höga karbonathalter, underliggande märgelsten och välutvecklade graniter har antagits vara den primära källan (SGU geokemisk atlas).

I mark förekommer de högsta koncentrationerna av molybden i norra delen av Kaledoniderna, längs med bergskedjans front i Jämtland och Lappland men även nära Vänern och Vättern. De flesta molybdenanomalierna korrelerar ofta med sulfidmineraliseringar där svartskiffer påträffas vilken är en viktig källa till molybden, uran och vanadin. Normala molybdenhalter i marken är relativt låga och ligger mellan 0,5 och 5 mg/kg TS (NV rapport 5158).  I Naturvårdsverkets indata för riktvärdesmodellen anges en halt på 1,01 mg/kg TS som bakgrundshalt för morän för 90-percentilen.

Figur 3. Molybdengruva i Norge.

Bakgrundshalter av molybden i morän i Sveriges län finns här.

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 i verksamheter

I ren form framställdes molybden för första gången år 1782 av Peter Jacob Hjelm, men molybden och dess föreningar var ändå ofta betraktade som föreningar av andra ämnen såsom kol och bly, ända till slutet av 1800-talet. År 1891 användes molybden som ett legeringselement vid tillverkning av plåt för första gången.

Av den totala mängden molybden används majoriteten till olika typer av legeringar, framförallt för att höja styrkan och värmetåligheten i olika stålsorter. Andra användningsområden eller källor av molybden är veterinärmedicinska preparat och förbränningsaskor från kol och hushållsavfall (NV rapport 5536). Metallen används också i kärnenergisammanhang, som katalysator, och som elektrodmaterial i elektroniska instrument (IVL rapport C 204).

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

Spridningsvägar för olika faser och medier

Jord

I mark förekommer molybden främst som Mo⁶⁺, men i starkt reducerande miljöer även som Mo⁴⁺ och Mo⁵⁺. I sura förhållanden fastläggs molybden, vilket medför en låg löslighet och att den är relativt immobil. Under reducerande förhållanden binds molybden till sulfider och organiskt material (slu.se). Molybden adsorberas även starkt till Fe- och Al-oxider vid pH <7 (NV rapport 5536).  I jordar med höga pH-värden är molybden relativt mobilt (Gustafsson & Tiberg 2015). Mängden organiskt material är också en påverkande faktor som kan minska mobiliteten av molybden (Marks et al. 2015).

Sediment

Även i sediment fastläggs molybden vid sura förhållanden, vilket innebär att den är relativt immobil i dessa förhållanden. I havssediment binder molybden i huvudsak till organiskt material (sulfidfraktioner) eller till mangan och järnoxider i ytsediment. Vid reducering av oxiderna kan molybden samtidigt frigöras mycket snabbt. Molybdenhalten i svenska sjösediment (opåverkade områden) ligger mellan 3 och 10 mg/kg TS. Inga ytanrikningar av molybden har påvisats i sötvattensediment (IVL rapport C 204). Även om sedimentbundna metaller överlag har låg mobiliseringsgrad så kan molybden vid höga halter i de övre sedimentskikten mobiliseras genom erosion, resuspension och bioturbation.

Vatten

Den dominerande formen av molybden i vatten är molybdat (MoO₄^2-) och i sulfidmiljö även MoS₄^2- samt dess olika komplex med Ca²⁺ (NV rapport 5536). Transporten av molybden från jord/berggrund till grundvatten sker långsamt och påverkas av flera parametrar. Ett högt pH-värde ökar lösligheten för molybden i berggrunden och därmed urlakningen till grundvatten, likväl minskar transporten av molybden från jord till grundvatten vid lågt pH-värde. Andra parametrar som påverkar molybdens transport i olika vatten är sorption, desorption samt halterna av DOC, fosfat och sulfat i vattnet (IVL rapport C 204).

Figur 4. Modellerade former av molybdenföreningar i vatten med hjälp av fyra olika databaser (Smedley & Kinniburg 2017). CC BY 4.0.

Miljö- och hälsorisker

Miljörisker

En miljöriskbedömning består av faroidentifiering, exponerings- och dosresponsanalys samt riskkarakterisering. Faroidentifiering innebär närvaro av det ämne/ämnen med potential att skada organismer i de media (t.ex. luft, vatten, mark, sediment) som bedöms. Molybden är ett nödvändigt näringsämne som är speciellt viktigt för växter eftersom det är en nödvändig komponent i flera typer av enzym. Molybden är dock endast växttillgängligt vid höga pH och under fuktiga förhållanden i formerna MoO₄^2- och MoS₄^2-. Om lösligheten är hög kan växter ta upp molybden i höga halter (upp till 200–1000 mg/kg TS har uppmätts i växter odlade i förorenad mark) (NV rapport 5158). Högt intag av molybden kan dock försvåra upptag av koppar vilket kan leda till bristsymtom och hämma mottagarens sulfat- och kopparupptag (NV rapport 5536). Molybden ansamlas däremot inte hos djur eller människor utan utsöndras snabbt via urinen då metallen har kort halveringstid, från några timmar till något dygn (IVL rapport C 204).  I övrigt är molybdens toxiska effekter dåligt studerade, men är inte cancerogent (NV rapport 5536).  Det finns dock indikationer på att vissa mikroorganismer påverkas avseende tillväxt och aktivitet vid för höga halter av molybden (IVL rapport C 204).

Hälsoeffekter

Molybden är ett essentiellt ämne för människan då den ingår i enzymer som behövs för proteinomsättningen (livsmedelsverket.se). Vid brist på molybden i kroppen kan det påverka funktionen hos vissa enzymer vilket kan leda till neurologiska symtom eller onormal svavel- och xantinmetabolism (IVL rapport C 204). Molybdenbrist hos en människa har endast påvisats en gång i samband med att personen åt specialkost under lång tid (livsmedelsverket.se).  För högt intag av molybden kan innebära hälsoproblem då det kan skapa en obalans i förhållandet mellan koppar och molybden i kroppen. Höga halter molybden kan framkalla kopparbrist genom att molybden kan påverka tarmens möjlighet till upptag av koppar.  

Riskbedömning

Då molybden 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.

För molybden är förekomstformen av stor betydelse för dess biotillgänglighet då den beror av fysikaliska och kemiska variabler men även hur lipofilt ämnet är, det vill säga ämnets benägenhet att binda till fett. Generellt är upptag vid sura förhållanden låg, vilket gör att t.ex. kalkning av försurad mark gör att molybdens biotillgänglighet ökar. Uppskattningar har visat att molybdeninnehållet i grödor kan öka med två-tre gånger om pH 5 i mark höjs till pH 6 (IVL rapport C 204).

Sandvik AB är en stor utsläppare av molybden till vatten, där har de högsta halterna i mark, kring industriområdet, uppmätts till 75 mg/kg TS. Endast 0,6% av det molybdenet fanns i biotillgänglig form (IVL rapport C 204).

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 naturligt i sig molybden genom livsmedel. De livsmedel som innehåller mest molybden är spannmål, baljväxter, nötter, inälvsmat, mjölkprodukter och ägg (livsmedelsverket.se). Molybden finns även i låga halter i dricksvatten och varierar normalt mellan 0,1 och 3 µg/l (Jernkontoret rapport D 814). Vid provtagning bör det beaktas att vattenblandare kan vara förkromade och förnicklade och kan läcka metaller som nickel, krom och molybden till dricksvattnet. Europeiska Livsmedelssäkerhetsmyndigheten (Efsa) har tagit fram ett tolerabelt intag av molybden per dag (TDI), intaget varierar utifrån ålder men är uppskattat till 65 µg/dag för vuxna (livsmedelsverket.se).  I Sverige saknas rekommendationer och gränsvärden för molybden i grund- och dricksvatten. Ibland används holländska riktvärden som jämförvärden där bakgrundsvärdet (Target value) anges till 5 µg/l. I svenska marker med låga totalhalter av molybden är koncentrationen i marklösningen ca 0,1 µg/l, medan marker med höga halter kan innehålla ca 1000 µg/l (NV rapport 5158).  

Jord

Jord: Vid bedömning av förorenade områden kan Naturvårdsverkets riktvärden för förorenad mark användas som utgångspunkt men platsspecifika riktvärden är mer pragmatiskt. Länk till generella riktvärden finns här och för beräkningsverktyget för platsspecifika riktvärden se här.

Ytvatten

Det finns idag inga gränsvärden i Sverige för kemisk ytvattenstatus avseende molybden. Haltkriterium av molybden i riktvärdesmodellen är baserat på 90-percentilen utifrån sammanfattande data för metallhalter i sjöar och vattendrag i Sverige. Haltkriteriet för skydd av ytvatten är satt till 0,3 µg/l.

Gränsvärden för kemisk ytvattenstatus från Havs- och Vattenmyndigheten finns här.

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

I mark fastläggs molybden under sura förhållanden och absorberar även starkt till Fe- och Al-oxider vid pH < 7. I jordar med höga pH-värden är molybden relativt lättlösligt vilket ökar dess rörlighet i mark och vatten. 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 molybden 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.

Åtgärdsmetoder att beakta

För möjliga 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
Termisk behandling –främst för kvicksilver och kvicksilverföreningar

Referenser

Anna Stjernström. Miljöriskbedömning av molybden – Utsläpp av molybden från Sandvik AB – effekter på Storsjön. Uppsala Universitet. Ekotoxikologi, Rapport 119

Havs- och vattenmyndighetens författningssamling. Föreskrifter om klassificering och miljökvalitetsnormer avseende ytvatten, HVMFS 2019:25.

IVL Svenska Miljöinstitutet, Rapport C204. Metaller i mossa. 2015.

Jernkontorets forskning, Jan Wallén, 2006. Molybden. En sammanställning ur allmän teknisk synpunkt och ur miljösynpunkt.

Jon Petter Gustafsson, Charlotta Tiberg, Molybdenum binding to soil constituents in acid soils: An XAS and modelling study, Chemical Geology, Volume 417, 2015, Pages 279-288,

ISSN 0009-2541, https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2015.10.016.

Livsmedelsverket, Molybden https://www.livsmedelsverket.se/livsmedel-och-innehall/naringsamne/salt-och-mineraler1/molybden, augusti 2021

Marks, J.A., Perakis, S.S., King, E.K. et al. Soil organic matter regulates molybdenum storage and mobility in forests. Biogeochemistry 125, 167–183 (2015). https://doi.org/10.1007/s10533-015-0121-4

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 5888 (2009). Provtagningsstrategier för förorenad jord.

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

SGF rapport 2:2013. Fälthandbok: Undersökningar av förorenade områden. ISSN 1103-7237.

SGU rapport 2013:01: Bedömningsgrunder för grundvatten.

Smedley P. L. & Kinniburgh D.G. 2017. Molybdenum in natural waters: A review of occurrence, distributions and controls. Applied Geochemistry. Volume 84, September 2017, Pages 387-432. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2017.05.008

Sveriges lantbruksuniversitet, SLU. Spårämnen. https://www.slu.se/miljoanalys/statistik-och-miljodata/miljodata/webbtjanster-miljoanalys/markinfo/markinfo/markkemi/totalhalter-i-mineraljorden/sparamnen/, juli 2021.

Sun W, Selim HM. Kinetic modeling of molybdenum sorption and transport in soils. Environ Sci Pollut Res Int. 2020 Jun;27(16):20227-20234. doi: 10.1007/s11356-020-08546-1. Epub 2020 Apr 1. PMID: 32239403.