Hidden in Plain Sight
Angefangen mit der Verwendung von Chrombeschichtungen im Art-Déco-Design der 1930er Jahre bis hin zu seiner Blütezeit in den Autos, Möbeln und Geräten der 1950er und 1960er Jahre ist Chrom eng mit der schnelllebigen modernen Welt verbunden. Im Gegensatz zu anderen Metallen hatte Chrom keine antiken oder prähistorischen Verwendungen.
Hohe Mengen an Chrom kommen in der Natur in zwei Mineralien vor. Das häufigere, Chromit genannte Mineral ist ein dunkler, stumpfer Stein, der leicht übersehen werden kann. Das zweite, ein Mineral namens Krokoit, ist ungewöhnlich im Aussehen, aber extrem selten. Krokoit, auch bekannt als Bleichromat, wurde 1765 von einem Geologen in der Beresof-Mine in der Nähe von Jekaterinburg in Sibirien entdeckt. Das leuchtend orangefarbene Mineral wurde von den frühen Steinsammlern wegen seiner vierseitigen Kristalle geschätzt. Auch Künstler schätzten Fragmente von Krokoit wegen ihrer schönen, rötlich-orangen Farbe. Das Erz ist jedoch zu selten, um kommerziell genutzt zu werden. Chromit, das wichtigste kommerzielle Erz, wurde erst 1798 entdeckt.
Alle Farben des Regenbogens
Das Element Chrom wurde 1797 von dem französischen Chemiker Louis Nicholas Vauquelin isoliert. Er benannte das Element nach dem griechischen Wort für Farbe, „chroma“, weil jede von ihm hergestellte Chromverbindung eine leuchtende Farbe hatte. Er fand Rottöne, leuchtende Gelbtöne und tiefe Grüntöne und entdeckte, dass Spuren von Chrom in einem peruanischen Smaragd für dessen Farbe verantwortlich waren. Andere entdeckten später, dass auch der Rubin seine rote Farbe von Chrom erhält.
Im Jahr 1799 fand ein deutscher Chemiker, der in Paris lebte, Chrom in einem dunklen, matten Stein, der später Chromit genannt wurde. Dieses Mineral war reichlicher vorhanden als Krokoit, und die größere Verfügbarkeit von Chrom erleichterte Innovationen und Entdeckungen in einer Vielzahl von Branchen.
Die Prinzessin und die Kutsche
Die farbenfrohen Chromchemikalien, denen Vauquelin den Namen Chrom gab, fanden bald praktische Anwendung in der Textilindustrie. Vor dem Aufkommen der synthetischen Farbstoffe stammten alle Farbstoffe aus natürlichen Quellen wie Mineralien und Pflanzen. Oft verblassten diese Farbstoffe schnell, wenn das gefärbte Material gewaschen wurde. Um die Farbe zu fixieren oder zu stabilisieren, wurden chemische Mittel, so genannte Beizmittel, verwendet. Chemisch gesehen verbindet sich das Beizmittel mit dem Farbstoff und den Fasern des Stoffes und verhindert so das Ausbluten und Verblassen. Bereits um 1820 wurden in der Baumwoll- und Wollindustrie große Mengen an Chromverbindungen wie Kaliumbichromat für den Färbeprozess verwendet. Aus Chromverbindungen entwickelte rote und grüne Pigmente wurden in dieser Zeit auch zum Bedrucken von Tapeten verwendet.
Im Jahr 1822 ging einer von Vauquelins Schülern, Andreas Kurtz, nach England und begann mit der Herstellung von Kaliumbichromat, das er für 5 Shilling pro Pfund an die englische Textilindustrie verkaufte. Die lokalen Hersteller folgten bald diesem Beispiel, und der Wettbewerb drückte den Preis auf 8 Pence, etwa ein Achtel des ursprünglichen Preises. Da Kurtz damit keinen ausreichenden Gewinn erzielte, begann er mit der Herstellung anderer Chromverbindungen, insbesondere von Chrompigmenten. Sein Chromgelb wurde zur Mode, als die beliebte Prinzessin Charlotte, die Tochter des britischen Monarchen Georg IV, ihre Kutsche damit lackieren ließ. Dies war vielleicht der Ursprung des „gelben Taxis“, eine Idee, die heute in den Taxis von New York City zu sehen ist. Kurtz hinterließ seine Spuren in der Welt der Farben; „Kurtz-Gelb“ ist noch immer in britischen Farbkatalogen zu finden.
Legierung für ein besseres Eisen
Während Chromchemikalien in der Pigmentindustrie schnell an kommerzieller Bedeutung gewannen, dauerte es länger, bis Chrom in anderen Bereichen Eindruck machte. Einer dieser Bereiche war die metallurgische – metallverarbeitende – Industrie. Ab Mitte des 18. Jahrhunderts entdeckten die Eisenhersteller, dass die Zugabe von Chrom zu Stahl ein härteres, nützlicheres Metall ergibt.
Stahl ist eine Mischung aus Eisen und einer geringen Menge Kohlenstoff – etwa 1 Prozent. Solche Mischungen von Metallen nennt man Legierungen. Eisen in seiner reinen Form kann erhitzt und dann in viele Formen gebogen, gehämmert oder „geschmiedet“ werden. Auf diese Weise hergestellte Eisengegenstände sind nur mäßig hart und können sich beim Gebrauch verbiegen. Wenn Eisen geschmolzen und in Formen gegossen wird, entstehen „Gusseisen“-Produkte, die nach dem Abkühlen spröde sind. Durch die Zugabe von Kohlenstoff zum Eisen verändern sich jedoch seine Mikrostruktur und seine Eigenschaften. Wenn diese Mischung erhitzt wird, erreicht sie ein extrem dehnbares Stadium und lässt sich leicht verformen. Wenn der Stahl abkühlt, gewinnt er an Festigkeit und Steifigkeit und wird stärker als Eisen. Dieser Vorgang wird als Anlassen bezeichnet. Unterschiedliche Mengen an Kohlenstoff und die Abkühlungsgeschwindigkeit bestimmen die endgültigen Eigenschaften des Stahls.
Wenn man dieser Mischung Chrom hinzufügt, erhält man einen härteren Stahl, da die Umwandlung beim Abkühlen des Stahls verzögert wird, und ab 1865 wurden Stähle mit 3 bis 5 Prozent Chrom hergestellt. Erst in den frühen 1900er Jahren wurden die korrosionsbeständigen Eigenschaften von Stählen mit einem Chromanteil von mehr als 5 % entdeckt. Bei höheren Chromanteilen ist der Stahl sehr widerstandsfähig gegen viele korrosive Stoffe und Umgebungen. Diese „rostfreien“ Stähle finden in vielen Bereichen Anwendung, in denen hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind. Die wohl bekanntesten Anwendungen von rostfreiem Stahl sind Bestecke und Kochgeschirr. Der Stempel „18-8“ bedeutet zum Beispiel, dass der Stahl 18 Prozent Chrom (für die Festigkeit) und 8 Prozent Nickel (für den Glanz) enthält. Heute macht die Verwendung von Chrom bei der Herstellung von rostfreiem Stahl 60 Prozent des Chromverbrauchs aus. Geschirr und Besteck aus rostfreiem Stahl findet man in Küchen in den gesamten Vereinigten Staaten
Toaster bis Stoßstangen: Chrom ist König
Küchen enthalten Chrom in einer anderen Form: Galvanisiertes Chrom überzieht Spülen und Geräte mit einem spiegelartigen Film. Die Allgegenwart von galvanisiertem Chrom ist beeindruckend, wenn man bedenkt, dass die grundlegenden Prinzipien der galvanischen Verchromung erst 1924 entdeckt wurden. Die Untersuchungen begannen schon viel früher in Frankreich mit dem 1843 veröffentlichten Buch von Antoine Cesar Becquerel über Elektrochemie. Er schlug vor, dass sich Chrom auf Oberflächen ablagern kann, die in Chromchlorid- und Chromsulfatlösungen getaucht sind. 1849 erhielt ein Franzose ein Patent für ein Verfahren, mit dem Gold auf Eisen mit einer dazwischen liegenden Chromplatte haften konnte. R. W. von Bunsen, der Erfinder des Bunsenbrenners, untersuchte die galvanische Verchromung und stellte 1854 kleine Proben von galvanisch abgeschiedenem Chrom aus Chromchloridlösungen her.
Die meisten Metalle lassen sich aus Salzen (Chlorid- und Sulfatverbindungen) abscheiden, aber Chrom ist insofern ungewöhnlich, als es sich am besten aus Chromsäuren abscheidet. Frühe Experimentatoren versuchten sich an Chromchlorid- und -sulfatlösungen mit wenig Erfolg. Die richtige Lösung wurde zufällig entdeckt, als ein deutscher Professor eine Chromsäurelösung elektrolysierte und eine Chromablagerung bemerkte. Diese überraschende Entdeckung führte zu Forschungen von Colin G. Fink und mehreren Doktoranden von Cornell und Columbia, die den Prozess erklärten.
Die erste Anwendung der Verchromung war die Herstellung von Schmuckstücken. Chrom wurde verwendet, um Eheringe aus Vollplatin zu verchromen, um sie vor Verschleiß zu schützen. Verchromter Schmuck wurde als Wundermetall gepriesen, das wie Platin aussah, sich aber viel besser trug, und war bald an den Ohren und Händen modischer Frauen in den Vereinigten Staaten zu sehen.
Als das Verchromungsverfahren billiger und verbreiteter wurde, wurden auch Sanitärarmaturen und Haushaltsgeräte mit Chrom beschichtet. Die attraktive, glänzende Oberfläche und die Korrosionsbeständigkeit machten verchromte Gegenstände ästhetisch und funktionell begehrenswert. Schon bald verlangten die Verbraucher Chromverzierungen an all ihren Geräten, und die Autohersteller begannen, die für das Automobildesign der 1950er Jahre so charakteristischen verchromten Stoßstangen und Zierleisten herzustellen. „Chrom“, 30 Jahre zuvor praktisch unbekannt, war zu einem Begriff geworden.
Zur gleichen Zeit, als die dekorative Verchromung ihr auffälliges Debüt feierte, wurden industrielle Anwendungen für die Verchromung entdeckt. Chrom ist ein sehr hartes Metall und hat einen niedrigen Reibungskoeffizienten. Die Hersteller begannen, Maschinenteile wie z. B. Autozylinder, die stark beansprucht wurden, mit einer dicken Chromschicht zu überziehen, wodurch die Lebensdauer dieser Teile erheblich verlängert wurde. Chrom war auch bei Kesselrohren nützlich. Bei Rohren aus Stahl bildete sich Kesselstein – mineralische Ablagerungen, die durch kochendes Wasser freigesetzt wurden – und die Ablagerungen lösten sich von der Rohroberfläche und verstopften das System. Verchromte Rohre hingegen setzten den Kesselstein nicht frei. Kupfer- und Stahlplatten, die zum Gelddrucken verwendet wurden, nutzten sich vor der Einführung der Verchromung schnell ab, aber mit einer Chromschicht konnten sie viel länger gestochen scharfe Bilder erzeugen.
Die weitverbreitete Verwendung von Chrom in diesen Anwendungen hat es schwierig gemacht, die Menge an Chrom in der Umwelt, in Lebensmitteln und im menschlichen Gewebe zu messen. Wissenschaftler verwenden extrem strenge metallfreie „saubere“ Techniken, um Chromspuren genau zu messen. Aber das Chrom in Laborgeräten aus Edelstahl und anderen Produkten kann leicht Proben verunreinigen, die nicht ordnungsgemäß gelagert, verarbeitet oder analysiert werden.
Too Hot to Handle: Feuerfeste Werkstoffe
Chromstahl, der sich unter extremer Hitze weder verzieht noch schmilzt, ist ideal für Hochtemperaturanwendungen wie Komponenten von Düsentriebwerken. Das wichtigste Chromerz, Chromit, ist ebenfalls hitzebeständig. Diese Eigenschaft und seine chemische Stabilität machen Chrom zu einem nützlichen feuerfesten Material.
Feuerfeste Materialien werden zur Isolierung der Innenseite von Hochöfen und Schmelztiegeln in der Metallherstellung verwendet, insbesondere bei der Raffination von Metallen und der Herstellung von Stahl und anderen Legierungen. Legierungen entstehen, wenn zwei oder mehr Metalle miteinander vermischt werden, um ein neues Metall zu erzeugen, das erwünschte Eigenschaften wie Härte und Beständigkeit gegen korrosive Umgebungen aufweist.
Hochöfen sind hohe zylindrische Türme mit einem Tiegel, einer großen schüsselförmigen Struktur, am Boden und einem sich leicht verjüngenden oberen Ende. Ein Gemisch aus Erz und anderen Materialien (die Charge) wird in den oberen Teil des Ofens gefüllt und heiße Luft wird von unten nach oben geblasen. Durch chemische Reaktionen in der Charge wird das Metall vom Abfallprodukt (Schlacke) getrennt, und das gereinigte Metall sammelt sich im Tiegel. Das gereinigte Metall sammelt sich im Tiegel. Normalerweise schwimmt die Schlacke oben und das Metall wird aus einer Tülle am Boden des Tiegels gegossen.
Während des Betriebs sind die Hochöfen extrem heiß. Diese hohen Temperaturen sind notwendig, um die chemischen Reaktionen zu erleichtern, die das Metall vom Erz trennen. Diese Hitze könnte jedoch dazu führen, dass das Erz mit den Materialien in den Wänden des Hochofens und der Auskleidung des Tiegels reagiert und das zu raffinierende Metall verunreinigt. Und wenn sich die Wände unter dieser Hitze ausdehnen, könnte die strukturelle Integrität des Turms in Frage gestellt werden. Aus diesen Gründen müssen die Wände eine geeignete chemische Zusammensetzung aufweisen. Herkömmliche Baumaterialien wie Beton und Zement können diesen Bedingungen nicht standhalten, und der im Gebäude verwendete Stahl muss natürlich abgeschirmt sein, sonst würde er wie das Metall im Ofen schmelzen.
Aus diesen Gründen sind feuerfeste Materialien für den Stahlherstellungsprozess unverzichtbar. Feuerfeste Materialien haben einen hohen Schmelzpunkt und sind chemisch stabil. Daher eignen sie sich hervorragend zur Isolierung von Hochöfen, in denen Roheisen aus Eisenerz gewonnen wird, und zur Auskleidung der großen Tiegel, in denen geschmolzener Stahl aufbewahrt wird.
Chromit wurde ursprünglich in Frankreich zusammen mit Magnesit und Dolomit (andere feuerfeste Mineralien) als Feuerfestmaterial verwendet. Bis in die 1890er Jahre wurden Steine aus massivem Chromit, die direkt aus der Mine geschnitten wurden, ohne weitere Veredelung oder Verarbeitung verwendet. Diese werden als aufbereitete Erzblöcke bezeichnet.
Als die Stahlindustrie in den USA und England wuchs, entwickelten die Hersteller feuerfeste Steine aus zerkleinertem Chromit oder Magnesit. Diese waren in der Herstellung billiger als die aufbereiteten Blöcke, da gebrochene Erzstücke ebenso nützlich waren wie die großen, festen Blöcke, die für die Aufbereitung benötigt wurden. Das zerkleinerte Erz wurde mit einem Harz vermischt und in Ziegelform gepresst. Alternativ dazu wurden sie wie Ton bei niedrigen Temperaturen gebrannt. In den 1930er Jahren wurden feuerfeste Materialien aus Mischungen von Chromit und Magnesit in unterschiedlichen Anteilen für verschiedene Anwendungen hergestellt. Im Jahr 2000 wurden weltweit vier Millionen Tonnen Chromit abgebaut. Die USA verbrauchen etwa 90.000 Tonnen pro Jahr. 1982 wurden 11 Prozent des Chromits in feuerfesten Materialien verwendet, 1989 war der Anteil auf 7 Prozent gesunken.
Aufgrund des technologischen Fortschritts ist Chromit heute als feuerfestes Material weniger wichtig als noch zu Beginn des 20. Als kritische Legierung in rostfreiem Stahl ist es jedoch nach wie vor unersetzlich. Noch bevor der Wert von Chrom für die Stahlherstellung allgemein geschätzt wurde, machte die Entdeckung des Erzes in den Vereinigten Staaten eine Familie extrem reich und etablierte das Land als führend in der Chromindustrie.
Der amerikanische Chrom-Tycoon
Mit dem Aufkommen dieser chrombasierten Industrien war das Chromerz sehr gefragt. Bis etwa 1830 stammte der Großteil des weltweiten Chromits aus Sibirien, wo Pallas erstmals Krokoit fand. Als Amateurgeologe war Isaac Tyson einer der wenigen Amerikaner, die Chromit studiert hatten und seinen Wert und sein kommerzielles Potenzial kannten.
Im Sommer 1827 stand er auf einem Marktplatz in Baltimore, als er einen Wagen bemerkte, der Fässer mit Apfelwein transportierte. Schwere schwarze Steine waren zwischen den Fässern verkeilt, um sie am Rollen zu hindern. Er hatte ähnliche Steine sechs Meilen von Baltimore entfernt in der Nähe des Hauses seines Vaters untersucht und erkannte diese Steine als das Mineral Chromit. Fasziniert fand Tyson schnell heraus, dass die Steine von der Reed-Farm, 27 Meilen nordöstlich von Baltimore in Harford County, stammten. Tyson kaufte die Farm und stieß bald darauf auf eine große Tasche mit Chromit-Erz, die sich acht Fuß unter der Erdoberfläche befand. In der Überzeugung, dass es in der Gegend von Baltimore noch mehr Erz gibt, suchte er in immer weiteren Kreisen. Seine Vermutung war richtig; 1828 fand er auf der Wood-Farm in Pennsylvania Erz.
Tyson machte aus dem Grundstück die Wood-Mine, die schließlich 100.000 Tonnen Erz lieferte. Bald besaß Tyson Mineralienrechte an allen erzhaltigen Standorten in Pennsylvania, Virginia und Maryland. Als die sibirischen Vorkommen schwanden, konnte sich sein Unternehmen über ein wachsendes internationales Monopol für Chromerz freuen. Als jedoch 1848 in der Türkei Chrom entdeckt wurde, verlor Tyson sein Monopol. Wie Kurtz in England wandte er sich anderen Produkten zu und begann mit der Herstellung von Chromchemikalien für die Textilindustrie. Auf diese Weise wurde er zu einem Pionier der chemischen Industrie in den USA.
Krebsrisiko am Arbeitsplatz?
Die meisten kommerziellen Verwendungen von Chrom erfordern die Form Chrom+6, die aus Chromit (Chrom+3) durch ein chemisches Röstverfahren hergestellt wird, bei dem Chromerz zerkleinert und mit reaktiven Chemikalien erhitzt wird. Bei diesem Verfahren entsteht eine große Menge Staub und Chrom in der Luft. Leider waren es die Arbeiter in diesen Industrien, die aus erster Hand die Gesundheitsrisiken entdeckten, die mit Chromstäuben in der Luft verbunden sind.
In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts war die Staubkonzentration in der Luft während der Erzverarbeitung so hoch, dass man während der Hauptproduktionszeiten die gegenüberliegende Wand in der Fabrikhalle nicht sehen konnte. Die Arbeiter atmeten Stäube ein, die einen sehr hohen Chromgehalt in der Luft aufwiesen.
In den 1930er Jahren stellten Industriehygieniker in Deutschland fest, dass die Häufigkeit von Krebserkrankungen der Atemwege wie Lungenkrebs bei Arbeitern in der Chromerzindustrie höher war als in anderen ähnlichen Berufen. Jahre später wurde bei Autopsien festgestellt, dass die Lungen von Arbeitern, die diesen Stäuben ein Leben lang ausgesetzt waren, bis zu 10 Gewichtsprozent Chrom enthielten. Zwischen 1900 und 1940 war Zigarettenrauchen in der Allgemeinbevölkerung unüblich, und Lungenkrebs war bei Männern mittleren Alters noch relativ selten. Ärzte hielten daher die erhöhte Lungenerkrankung bei diesen Arbeitern für ungewöhnlich.
Auf der Grundlage dieser Beobachtungen leiteten die Deutschen eine Reihe von Maßnahmen ein, um die Staubbelastung und die persönliche Exposition in der Chromindustrie zu verringern, was die Anfänge dessen markierte, was heute als moderne industrielle Hygienepraxis gilt. Der Ausbruch des Zweiten Weltkriegs verhinderte, dass diese Beobachtungen weit verbreitet oder von anderen Ländern übernommen wurden, aber nach dem Krieg begann der Rest der westlichen Welt, chrombedingte Krankheiten zu untersuchen und eigene Arbeitshygieneprogramme zu initiieren.
Einschlägige epidemiologische Studien zur berufsbedingten Chromexposition in den 1950er und 1960er Jahren ergaben, dass die Exposition gegenüber Stäuben, die das industriell hergestellte Chrom+6 und nicht das natürlich in den Erzen vorkommende Chrom+3 enthielten, mit Lungenkrebs in Verbindung gebracht wurde. Diese Studien legten auch nahe, dass bestimmte Formen von Chromstaub, insbesondere Verbindungen mit mittlerer Wasserlöslichkeit wie Kalziumchromat, die größte Gefahr darstellen. Die am besten wasserlöslichen Formen wie Natrium- oder Kaliumchromat und die sehr unlöslichen Formen wie Bleichromat wurden nicht eng mit gesundheitlichen Auswirkungen in Verbindung gebracht.
In dieser Zeit gab es konzertierte Bemühungen, die Exposition der Arbeitnehmer zu verringern, und zwar durch Änderung der Herstellungsverfahren, Substitution von Chromformen, Verwendung von persönlicher Schutzkleidung und andere Maßnahmen. Die staatlichen Behörden legten zulässige Expositionswerte fest, die ständig überprüft wurden, wenn neue Informationen aus zusätzlichen Studien vorlagen. Dies führte zu einer erheblichen Verringerung der Staubkonzentration und der Exposition der Arbeitnehmer. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass Arbeitnehmer, die ab den 1960er Jahren in diesen Branchen tätig waren, nachdem diese Praktiken eingeführt wurden, sich in Bezug auf Krebserkrankungen der Atemwege nicht wesentlich von der Allgemeinbevölkerung unterscheiden.
Chrom auf der Leinwand
In dem Film Erin Brockovich (2001, Universal Studios) wird Pacific Gas and Electric als Konzerngigant dargestellt, der das Wasser der Kleinstadt Hinkley in Kalifornien vergiftet. Der Film, der auf einem echten Gerichtsverfahren basiert, legt nahe, dass hohe Chrom-6-Werte für eine Vielzahl von Krankheiten bei den Einwohnern verantwortlich waren, darunter verschiedene Krebsarten, Fehlgeburten, die Hodgkin-Krankheit und Nasenbluten.
In den 1960er Jahren verwendete PG&E Natriumdichromat, eine Chrom-6-Verbindung, als Rostschutzmittel in Kühlflüssigkeiten. Moderne petrochemische Anlagen und Raffinerien verfügen über große Kühltürme, die die von Generatoren, Kühlaggregaten und anderen Maschinen erzeugte überschüssige Wärme abführen. Mit der Zeit können sich in den Kühlflüssigkeiten in den Türmen Korrosion oder mineralische Ablagerungen ansammeln. Diese Ablagerungen vermindern die Effizienz der Anlage und machen es erforderlich, die Produktion für langwierige und teure Reinigungen zu unterbrechen. Durch die Zugabe von Natriumdichromat zur Kühlflüssigkeit werden Korrosion und mineralische Ablagerungen jedoch fast vollständig beseitigt.
Mit der Zeit zersetzt sich Natriumdichromat zu Chrom+3. In diesem Fall verliert die Lösung ihre Wirksamkeit als Rostschutzmittel zunehmend. Infolgedessen sammelte PG&E bald eine große Menge an Kühlmittelabfällen an. Das Unternehmen lagerte die Abfälle in flachen Teichen und beabsichtigte, die Chromabfälle vom Grund des Teichs auszubaggern, wenn der Rest der Lösung verdunstet war. Dabei wurde jedoch die sandige Wüstengeologie nicht berücksichtigt. Das Kühlmittel sickerte schnell in den Boden, und das Chrom verseuchte das Grundwasser, das die Brunnen von Hinkley speist.
Heute sind die Chrom+6-Werte in einigen Brunnen von Hinkley höher als normal. Könnte diese Verbindung negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben?
Die Krebserkrankungen der Atemwege und die damit zusammenhängenden Krankheiten, die bei Chromerzarbeitern zu Beginn des 20. Jahrhunderts auftraten, sind die einzigen gut dokumentierten negativen Auswirkungen, die mit der Exposition gegenüber Chrom in Verbindung gebracht werden. Jahrhundert beobachtet wurden, sind die einzigen gut dokumentierten Krankheiten, die mit Chrom in Verbindung gebracht werden. Nationale oder internationale Gruppen wie die U.S. Environmental Protection Agency, die U.S. Centers for Disease Control and Prevention, die Weltgesundheitsorganisation oder die International Agency for Research on Cancer haben keine anderen schädlichen Auswirkungen von Chrom im Trinkwasser bei Menschen oder Versuchstieren festgestellt.
Teilweise als Reaktion auf die Klage, auf der der Film Erin Brockovich basiert, hat Kalifornien vor kurzem erwogen, die zulässige Menge an Chrom im Trinkwasser zu senken. Ein von der kalifornischen Umweltschutzbehörde einberufenes Expertengremium, das diese Entscheidung überprüfen sollte, kam in seinem Bericht jedoch zu dem Schluss, dass die derzeitige Norm die menschliche Gesundheit schützt und dass es keine Hinweise auf ein erhöhtes Krankheitsrisiko durch Chrom im Trinkwasser gibt. Andere unabhängige Studien in Hinkley und anderen kalifornischen Städten mit ähnlichen Kühltürmen haben ergeben, dass es in diesen Städten während des Expositionszeitraums zu keiner Zunahme von Krebserkrankungen gekommen ist.
Lebenswichtig
Wie Vitamine und Mineralien, darunter Eisen, Kalzium, Zink und Selen, ist Chrom ein essentielles Spurenelement – wir brauchen es in unserer Ernährung für eine normale Gesundheit. Die meisten täglichen Vitaminpräparate enthalten zwischen 50 und 200 Mikrogramm Chrom. Aber woher wissen wir, dass etwas wie Chrom für die Gesundheit wichtig ist?
Studien in den 1950er Jahren legten nahe, dass Chrom an der Regulierung des Glukosespiegels in unserem Blut beteiligt sein könnte. Glukose ist der Zucker, den unser Körper als Brennstoff verwendet. Der Blutzuckerspiegel wird hauptsächlich durch die Ausschüttung von Insulin reguliert. Eine unzureichende Glukosekontrolle durch Insulin ist die Grundlage für Diabetes. In den 1960er Jahren wies der Dartmouth-Forscher Henry Schroeder in Tierversuchen nach, dass Chrom für eine normale Glukoseregulierung erforderlich ist, zumindest bei Versuchstieren. Dies wurde nachgewiesen, indem Chrom zunächst vollständig aus der Nahrung genommen wurde, was bei den Tieren ein diabetesähnliches Glukoseproblem verursachte, und dann wieder Chrom in die Nahrung gegeben wurde, wodurch das Problem beseitigt wurde. Auf diese Weise wurde der Nachweis erbracht, dass die meisten essentiellen Stoffe in der Nahrung für die Gesundheit erforderlich sind.
Der ultimative wissenschaftliche Beweis wäre natürlich der direkte Nachweis, dass eine Substanz für den Menschen essentiell ist (z. B. die britischen Beobachtungen über Skorbut), und dieser Nachweis fehlte für Chrom viele Jahre lang. In den 1970er Jahren unternahm jedoch ein junger Arzt ein gewagtes und ungewöhnliches Experiment, um einer jungen Frau zu helfen, die im Koma lag. Da die Frau weder essen noch trinken konnte, wurde sie vollständig parenteral ernährt, d. h. ihre gesamte Nahrung wurde ihr über einen intravenösen Schlauch aus einem Plastikbeutel mit Zucker, Aminosäuren und anderen Nährstoffen zugeführt. Im Laufe vieler Wochen entwickelte sie einen diabetesähnlichen Zustand, der nicht wie erwartet auf Insulininjektionen reagierte. Der behandelnde Arzt hatte von Tierversuchen mit Chrom gelesen und beschloss, die Zugabe von Chrom+3 zu ihrem TPN-Beutel zu versuchen. Innerhalb weniger Tage verschwand ihr diabetischer Zustand vollständig. Diese Beobachtung wiederholte sich bei mehreren anderen Patienten, so dass der Bedarf an Chrom+3 für eine normale Glukoseregulierung direkt am Menschen nachgewiesen werden konnte. Chrom ist heute ein Standardbestandteil von TPN und anderer künstlicher Ernährung.
Die meisten Studien legen nahe, dass wir den gesamten Chrombedarf über eine normale, ausgewogene Ernährung mit Fleisch, Getreide, Obst und Gemüse decken. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine Nahrungsergänzung für Diabetiker und andere Personen mit einer unausgewogenen Glukoseregulierung, für ältere Menschen und für Personen mit schlechter Ernährung von Vorteil ist.
Quellen:
WebElements Periodic Table Enthält umfassende Informationen über die chemischen Eigenschaften von Blei, von den einfachen bis zu den komplexen. Konzipiert für Studenten und neugierige, wissenschaftlich interessierte Bürger.
Chromium, Vols. 1 and 2, Udy, Martin J., ed. Reinhold Pub. Co., New York 1956.
Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 4th Edition. Vol. 3, pg 820- 875. Wiley & Sons, New York 1998.
Geschrieben von:
Erik Jacobson Science Writing Intern