Fakta tentang Tembaga

Apa itu Tembaga?

Kuprum ialah unsur logam berwarna coklat kemerahan terang dengan simbol "Cu" dan nombor atom 29 pada jadual berkala unsur-unsur itu. Nama tembaga berasal daripada perkataan Cyprus, pulau di mana orang Rom memperoleh bekalan tembaga mereka. Ia adalah logam pertama yang digunakan secara meluas oleh manusia.

Tembaga tulen yang wujud secara semula jadi dipanggil "tembaga asli." Tembaga juga terdapat dalam alam semula jadi bercampur dengan unsur lain dalam beberapa sebatian, banyak dibezakan oleh warna biru-hijaunya. Turquoise, malachite, dan azurite adalah tiga sebatian tembaga berwarna cerah yang digunakan sebagai batu permata. Kuprum sulfat dan kuprum oksida ialah dua sebatian kuprum penting yang digunakan dalam industri dan pertanian. Kuprum boleh dicampur dengan logam lain untuk membentuk aloi, seperti gangsa (kuprum dan timah) dan loyang (kuprum dan zink).

Tembaga teroksida, atau tembaga yang telah terdedah kepada udara, menghasilkan salutan hijau atau "patina" yang boleh dilihat pada sen tembaga lama, Patung Liberty, dan bumbung tembaga.

Di manakah Tembaga Ditemui?

Tembaga secara semula jadi terdapat dalam batu, sama ada dalam bentuk tulen atau dalam sebatian. Proses geologi, meteorologi dan biologi menyebarkan kuprum ke dalam udara, tanah, dan air serta ke dalam organisma.

Deposit bijih tembaga terbesar yang diketahui di dunia adalah di Chuquicamata di Andes Chile, dan deposit terbesar tembaga asli adalah di Semenanjung Atas Michigan. Pengeluar utama tembaga ialah Chile, yang membekalkan 35 peratus tembaga dunia dan Amerika Syarikat, yang menghasilkan kira-kira 11 peratus. Kanada, negara-negara bekas Kesatuan Soviet, Zambia, China, Poland dan Republik Demokratik Congo juga merupakan negara pengeluar tembaga.

Aktiviti manusia menyumbang kebanyakan tembaga yang ditemui hari ini di udara, tanah, dan air. Operasi perindustrian seperti pelebur, faundri, stesen janakuasa, insinerator dan sumber pembakaran lain mengeluarkan kuprum ke atmosfera, di mana ia boleh kembali ke bumi dalam kerpasan. Pelebur dan kemudahan pengeluaran tembaga lain mengeluarkan kepekatan kuprum yang tinggi ke udara dan tanah sekeliling. Lombong tembaga boleh menjadi sumber pencemaran yang ketara. Tembaga dan mineral lain yang terdapat dalam tailing - sisa yang tertinggal selepas bijih diekstrak daripada batu - masuk ke dalam tanah dan saluran air. Air boleh dicemari oleh beberapa sumber tembaga lain juga, termasuk air larian pertanian dari ladang menggunakan racun perosak berasaskan tembaga.

Tembaga adalah unsur penting untuk semua organisma hidup, oleh itu ia terdapat dalam makanan yang kita makan - sama ada tumbuhan atau haiwan - dan dalam tisu manusia.

Apakah Kegunaan Tembaga?

Manusia telah menggunakan tembaga selama hampir sepuluh ribu tahun. Sejak zaman purba, tembaga telah digunakan dengan sendirinya dan digabungkan dengan logam lain untuk membuat senjata, alatan, barangan rumah, dan karya seni.

Kekonduksian tembaga yang tinggi menjadikannya logam pilihan dalam pembangunan kejuruteraan elektrik pada abad ke-18 dan ke-19. Tembaga adalah logam ketiga paling banyak digunakan di seluruh dunia - selepas keluli dan aluminium. Hari ini, pembinaan menyumbang kepada penggunaan terbesar tembaga. Tembaga digunakan dalam pembinaan rumah dan bangunan lain, pembuatan kereta dan kapal terbang, dan untuk paip paip. Industri produk elektrik dan elektrik ialah pengguna tembaga terbesar seterusnya. Tembaga juga digunakan dalam telekomunikasi. Sebilangan besar kuprum yang digunakan di Amerika Syarikat datang daripada sekerap kitar semula dan sisa sisa daripada pengeluaran tembaga.

Sesen aloi tembaga AS 1936, sen keluli bersalut zink 1943, dan sen zink bersalut tembaga moden 2004. Kredit foto: Program Penyelidikan Logam Toksik Dartmouth

Sen Amerika Syarikat diperbuat daripada tembaga tulen dari 1793 hingga 1837. Pada tahun-tahun berikutnya, ia diperbuat daripada pelbagai aloi tembaga, termasuk gangsa dan loyang. Pada tahun 1943, apabila bekalan tembaga diarahkan kepada usaha perang Perang Dunia Kedua, majoriti wang yang ditempa adalah keluli bersalut zink. Sejak tahun 1982, sen hanya mengandungi 2.5 peratus tembaga - ia adalah zink dengan salutan tembaga nipis.

Kuprum sulfat, garam tembaga yang dihasilkan secara semula jadi, digunakan sebagai racun kulat pada tanaman, sebagai racun perosak untuk membunuh siput dan siput, dan sebagai rawatan air untuk membunuh tumbuh-tumbuhan akuatik. Bahan kimia ini mempunyai ketoksikan kronik yang serius dengan implikasi kepada pekerja pertanian dan alam sekitar.

Gelang kuprum atau aloi tembaga moden dari Zimbabwe. Kredit foto: Program Penyelidikan Logam Toksik Dartmouth

Sebatian kuprum juga digunakan untuk mengawet kayu dan sebagai bahan kimia penyamakan kulit dan mordan (fiksatif) dalam pencelupan tekstil. Tembaga masih digunakan hari ini untuk karya seni dan perhiasan di seluruh dunia. Di bahagian Afrika, gelang tembaga dan karya seni diperbuat daripada dawai dan sisa tembaga yang dibuang. Di banyak bahagian Asia Selatan dan Tenggara, tembaga, loyang, dan gangsa digunakan secara meluas dalam alat memasak, pinggan mangkuk, patung keagamaan dan karya seni. Navajo dan negara puak AS barat daya yang lain kadangkala menggunakan tembaga dalam perhiasan.

Adakah kita memerlukan Tembaga untuk Kesihatan?

Makanan yang mengandungi tembaga. Kredit foto: Program Penyelidikan Logam Toksik Dartmouth

Kuprum adalah nutrien penting untuk semua makhluk hidup. Kuprum adalah komponen lebih daripada 30 enzim dalam tubuh manusia, termasuk beberapa yang terlibat dalam sintesis kolagen. Pada manusia tembaga diperlukan untuk perkembangan sihat tisu penghubung, penutup saraf, dan tulang. Ia juga terlibat dalam kedua-dua metabolisme besi dan tenaga. Kekurangan kuprum, walaupun jarang berlaku, boleh menyebabkan anemia dan keabnormalan tisu penghubung, tulang dan sistem saraf.

Garis panduan Pengambilan Rujukan Pemakanan (DRI), yang ditetapkan dalam 2001 oleh Lembaga Makanan dan Pemakanan AS Institut Perubatan Akademi Kebangsaan, menetapkan kedua-dua elaun diet yang disyorkan (RDA) dan yang lebih tinggi tahap pengambilan untuk tembaga. Cadangan pengambilan kumpulan ialah 0.9 miligram tembaga sehari untuk orang dewasa, lebih banyak untuk wanita menyusu (1.3 miligram) dan kurang untuk kanak-kanak (0.34 miligram untuk kanak-kanak sehingga tiga dan 0.44 miligram untuk kanak-kanak antara empat dan lapan tahun ). Had atas ialah 10 miligram sehari untuk orang dewasa yang sihat. Oleh kerana badan tidak mensintesis kuprum, paras kuprum yang penting ini mesti datang daripada pemakanan.

Sumber kuprum diet yang baik ialah hati dan daging organ lain, tiram, kacang, biji, coklat gelap dan bijirin penuh. Sesetengah tembaga juga terdapat dalam kentang, kismis, cendawan, dan kacang ayam dan kekacang lain. Air minuman yang dibekalkan dalam paip tembaga boleh menyumbang kepada pengambilan tembaga.

Zink pemakanan yang berlebihan boleh menyebabkan kekurangan kuprum.

Bolehkah Tembaga Mengakibatkan Risiko Kesihatan?

Sama seperti beberapa tembaga penting untuk kesihatan yang baik, terlalu banyak boleh membahayakan. Manusia yang sihat boleh mengeluarkan kuprum yang berlebihan. Walau bagaimanapun, dos yang tinggi, pendedahan jangka panjang dan laluan pendedahan tertentu boleh mengatasi proses biologi yang mengeluarkan lebihan tembaga daripada badan.

Penyedutan habuk dan asap kuprum (dari kemudahan pengeluaran dan pemprosesan tembaga) boleh menjejaskan saluran pernafasan yang menyebabkan batuk, bersin dan sakit di dada. Ia juga boleh menjejaskan saluran gastrousus yang menyebabkan loya dan cirit-birit. Fungsi hati dan endokrin juga mungkin terjejas. Beberapa kajian telah menunjukkan perubahan dalam darah termasuk penurunan hemoglobin dan kiraan eritrosit selepas terdedah kepada kuprum melalui penyedutan. Habuk tembaga dan asap boleh menyebabkan kerengsaan mata, sakit kepala dan sakit otot.

Menelan sejumlah besar sebatian kuprum (seperti kuprum sulfat) boleh menyebabkan kematian akibat kegagalan sistem saraf, hati dan buah pinggang. Beberapa kajian menunjukkan bahawa pengambilan tembaga juga mungkin terlibat dalam penyakit jantung koronari dan tekanan darah tinggi walaupun kajian lain menunjukkan bahawa kekurangan tembaga mungkin memainkan peranan dalam penyakit jantung koronari. Tahap kuprum yang tinggi dalam air minuman boleh menyebabkan muntah, sakit perut, loya, cirit-birit dan telah dilaporkan pada orang yang meminum air dari paip tembaga.

Ejen zink dan kelat boleh digunakan untuk mengeluarkan lebihan kuprum dari badan.

Tembaga tidak diketahui memainkan peranan dalam kanser atau kecacatan kelahiran.

Siapa yang Berisiko Kemudaratan daripada Keracunan Kuprum?

Dos besar sebatian yang mengandungi kuprum, seperti kuprum sulfat, adalah beracun walaupun kepada mereka yang mempunyai hati yang sihat. Walau bagaimanapun, sesetengah orang berisiko lebih tinggi untuk ketoksikan tembaga. Orang yang mempunyai penyakit hati tertentu dan mereka yang mempunyai ketidakupayaan yang diwarisi untuk memetabolismekan kuprum amat sensitif terhadap ketoksikan tembaga, seperti orang yang menghidapi penyakit Menkes, aceruloplasminemia keturunan dan penyakit Wilson.

Penicillamine, yang struktur kimianya ditunjukkan di sini, digunakan sebagai agen pengkelat dalam rawatan penyakit Wilson. Kredit foto: Program Penyelidikan Logam Toksik Dartmouth

Orang yang menghidap penyakit Wilson, ketidakupayaan keturunan resesif untuk menghapuskan kuprum daripada badan, adalah risiko tertentu untuk membangunkan tahap toksik tembaga dalam tisu mereka, terutamanya hati dan otak. Jika tidak dirawat, keadaan ini boleh menyebabkan kegagalan hati, masalah neurologi atau psikiatri yang teruk dan kematian.

Penyakit Wilson boleh dirawat dengan berkesan menggunakan zink asetat, yang menghalang penyerapan tembaga. Ejen kelat juga berkesan dengan mengikat kuprum dalam badan dan membenarkan ia dikumuhkan dalam air kencing. Kedua-dua jenis rawatan mestilah berterusan sepanjang hayat pesakit. Mengurangkan diet tembaga juga boleh mengurangkan gejala, walaupun ini sahaja bukanlah rawatan yang berkesan. Pembawa penyakit - orang yang mempunyai satu salinan gen yang rosak - tidak akan menghidapi penyakit tetapi mungkin mempunyai metabolisme kuprum yang tidak normal sedikit. Walaupun penyakit Wilson ditemui hanya dalam satu daripada 30,000 orang di seluruh dunia, sebanyak satu daripada 100 orang mungkin membawa gen untuk penyakit itu. Terdapat beberapa kaedah untuk mendiagnosis penyakit, seperti analisis air kencing dan biopsi hati. Masih belum ada skrin genetik untuk mengenal pasti individu yang berisiko kerana penyakit ini disebabkan oleh mana-mana satu daripada 200 mutasi.

Terdapat keadaan lain yang melibatkan ketoksikan tembaga yang kelihatan mempunyai kaitan genetik. Sirosis kanak-kanak India, yang memberi kesan kepada kanak-kanak di negara Asia Selatan, nampaknya disebabkan oleh kecenderungan genetik terhadap kepekaan tembaga yang digabungkan dengan pendedahan yang tinggi kepada tembaga (selalunya daripada susu yang direbus dalam kuali tembaga atau loyang). Keadaan yang sama pada kanak-kanak telah muncul di bahagian lain di dunia di mana air mengandungi paras kuprum yang tinggi. Sekali lagi, kanak-kanak ini nampaknya mempunyai kecenderungan genetik terhadap metabolisme tembaga yang lemah.

Orang yang tinggal berhampiran atau bekerja di kemudahan pengeluar tembaga seperti lombong, peleburan atau kemudahan penapisan, atau dalam pembuatan tembaga berisiko tinggi untuk terdedah kepada jumlah tembaga yang berlebihan. Pendedahan boleh berlaku melalui penyedutan habuk kuprum dan asap kuprum.

Adakah Tembaga dalam Persekitaran Merupakan Risiko Kesihatan?

Jawapan kepada soalan ini adalah kompleks. Tembaga adalah nutrien yang diperlukan dan secara semula jadi berlaku dalam persekitaran dalam batu, tanah, udara, dan air. Kami bersentuhan dengan tembaga dari sumber ini setiap hari tetapi kuantitinya biasanya kecil. Sebahagian daripada tembaga itu, terutamanya dalam air, boleh diserap dan digunakan oleh badan. Tetapi kebanyakan kuprum yang kita temui terikat rapat dengan sebatian lain menjadikannya tidak berguna mahupun toksik. Adalah penting untuk diingat bahawa ketoksikan bahan adalah berdasarkan kepada berapa banyak organisma terdedah dan tempoh serta laluan pendedahan.

Terdapat sumber kuprum dalam persekitaran yang menimbulkan risiko kesihatan. Kira-kira separuh daripada tapak sisa berbahaya dalam Senarai Keutamaan Kebangsaan EPA diketahui mengandungi tembaga. Udara dan tanah berhampiran kemudahan pemprosesan tembaga seperti pelebur biasanya mempunyai tahap tembaga yang lebih tinggi berbanding di kawasan lain. Air larian pertanian boleh mengandungi racun perosak berasaskan tembaga. Ini boleh menimbulkan risiko kesihatan kepada manusia. Walau bagaimanapun, kuprum mengikat dengan mudah kepada sebatian dalam tanah dan air, mengurangkan bioavailabilitinya kepada manusia.

Sumber potensi pendedahan tembaga yang berlebihan pada manusia adalah daripada air minuman yang dipindahkan melalui paip tembaga dan lekapan sinki tembaga. Sebilangan kecil kuprum daripada paip larut larut ke dalam air, terutamanya air panas dan air yang telah berada di dalam paip selama beberapa jam atau semalaman. Air berasid (pH rendah) akan mencairkan lebih banyak kuprum daripada air yang lebih asas (pH tinggi). Air lembut berkemungkinan mengandungi lebih banyak tembaga daripada air keras kerana ia tidak mengandungi mineral yang membina lapisan pelindung pada bahagian dalam paip, menghalang kuprum daripada larut lesap. Noda air biru-hijau di bawah paip adalah penunjuk kuprum di dalam air. Sesetengah orang yang minum air dengan paras kuprum yang tinggi mungkin mengalami loya, muntah, sakit perut, dan cirit-birit. Jumlah tembaga yang biasanya ditemui dalam air daripada paip tembaga biasanya bukan ancaman kesihatan.

Menggunakan hanya air daripada paip sejuk untuk minum dan menyediakan makanan boleh mengurangkan jumlah kuprum yang terlarut daripada paip. Menjalankan air sehingga ia menjadi sangat sejuk selepas ia telah meletakkan paip semalaman atau selama lebih daripada enam jam akan mengurangkan paras kuprum juga. Memastikan tiada peralatan elektrik dibumikan pada paip boleh mengurangkan kakisan paip. Penapis air juga boleh mengeluarkan tembaga daripada air. Semak label pengeluar penapis untuk melihat sama ada kuprum adalah salah satu bahan kimia yang ditapis.

Adakah Terdapat Garis Panduan atau Piawaian Persekutuan mengenai Tembaga?

Di bawah Akta Air Minuman Selamat persekutuan, Agensi Perlindungan Alam Sekitar (EPA) AS mengehadkan jumlah tembaga dalam bekalan air minuman awam kepada 1.3 mg seliter. Di bawah Akta Superfund, EPA menganggap 5,000 paun kuprum atau 10 paun kuprik sulfat di sesuatu kawasan sebagai "bahan berbahaya".

Pentadbiran Makanan dan Dadah AS (FDA) membenarkan tidak lebih daripada 1 mg tembaga setiap liter air botol. Institut Keselamatan dan Kesihatan Pekerjaan Kebangsaan (NIOSH) dan Pentadbiran Keselamatan dan Kesihatan Pekerjaan (OSHA) masing-masing mempunyai piawaian mereka sendiri untuk jumlah asap tembaga dan tembaga yang dibenarkan di tempat kerja.

Di Mana Saya Boleh Ketahui Lebih Lanjut Mengenai Tembaga?

Agensi Pendaftaran Bahan dan Penyakit Beracun (ATSDR) dari Pusat Kawalan dan Pencegahan Penyakit AS mempunyai kenyataan kesihatan awam berasaskan web yang sangat baik mengenai tembaga yang tersedia di Agensi Pendaftaran Bahan Toksik & Penyakit.

Agensi Pendaftaran Bahan Toksik dan Penyakit (ATSDR) Pusat Kawalan dan Pencegahan Penyakit AS mempunyai profil toksikologi yang mendalam pada tembaga di Agensi Pendaftaran Bahan Toksik & Penyakit.