Borax, Borsäure, Bor: Giftig oder ungiftig?

Tierstudien ergaben negativen Einfluss auf Fruchtbarkeit und Entwicklung des Fötus

Studien an Kaninchen, Mäusen und Ratten hatten gezeigt, dass hohe Borgaben negative Wirkungen auf die Fortpflanzung und Entwicklung eines Fötus ausüben können.

Hochkonzentriert führte Bor bei den Tieren nicht nur zu einer verminderten Beweglichkeit der Spermien, sondern auch zur Rückbildung von Gewebe und zu Zellschäden an den Hoden.

Je nach Höhe der verabreichten Bordosis traten bei einigen Tieren Skelettveränderungen auf und bei Feten kam es zur Gewichtsabnahme.

Einflüsse von Bor auf die Fruchtbarkeit beim Menschen sind anders als bei Tieren

Untersuchungen an Menschen bei zu niedriger und bei erhöhter Boraufnahme ergaben in Bezug auf die Fruchtbarkeit, anders als bei den untersuchten Tieren, bislang jedoch keine negativen Einflüsse.

Kühe reagierten dagegen auf eine langfristige Borgabe zwischen 150 und 400 Milligramm pro Liter im Trinkwasser mit reduzierter Futteraufnahme, Wachstumsdefiziten und verringerten Hämoglobinwerten.

Forscher bezweifeln die Übertragbarkeit der Ergebnisse aus Tierstudien auf den Menschen

Forscher halten es aktuell nicht für gesichert, dass die Ergebnisse aus Tierstudien auch so auf den Menschen übertragbar sind. Sie sehen weiteren Forschungsbedarf, um den Sicherheitsbereich von Bor beim Menschen überhaupt bestimmen zu können.

Vergiftungen durch Bor und Borverbindungen beim Menschen

Nach der Verwendung von Borwasser in den Augen wurden in einigen Fällen Bor-Vergiftungen gemeldet. Die Borsäure im Borwasser wirkt antiseptisch und adstringierend und wurde deshalb früher als Wirkstoff in der Augenheilkunde eingesetzt. Heute ist Borsäure immer noch in Augensalben und Augentropfen enthalten, sie dient allerdings nur noch zur Isotonisierung und Pufferung, nicht mehr als Wirkstoff.

Experten geben an, dass im menschlichen Körper nach der Einnahme von 5 Gramm Borsäure spürbare Beeinträchtigungen ausgelöst werden, weil sich neben Kreislaufproblemen auch Durchfall, Übelkeit und Erbrechen einstellen können.

Eine Aufnahmemenge von circa 20 Gramm Borsäure gilt hingegen als lebensgefährlich.

Borverbindungen wie Bortrifluorid können beim Menschen Verätzungen auslösen.

Einsatz von Borsäure und Borax in der Medizin

Neben weiteren Einsatzbereichen in der Medizin wird Bor aufgrund seiner Eigenschaft als Neutronenfänger auch zur Behandlung von Gehirntumoren (boron neutron capture thereapy) angewendet.

Bor ist in einigen Meeresfrüchten enthalten

Da der Boranteil im Meerwasser zwischen 4 und 5 ppm im beträgt, sind auch in verschiedenen Produkten aus dem Meer hohe Borgehalte nachweisbar. Die Maßeinheit ppm (Parts per Million) wird bei verdünnten wässrigen Lösungen angewendet und entspricht eins zu eins der Maßeinheit Milligramm pro Liter. In Miesmuscheln beträgt die Borkonzentration zwischen 4 und 5 ppm, während bei der Meeresalge Lactuca Konzentrationen zwischen 8 und 15 ppm gemessen wurden.

Borsäure und Borax als Konservierungsstoff in Lebensmitteln

Bis zum Jahr 1981 haben Wissenschaftler dem Element Bor keine Bedeutung in der Ernährung beigemessen. Heute wird synthetisch hergestellte Borsäure in der Lebensmittelindustrie unter der Bezeichnung E284 als Konservierungsstoff eingesetzt, der ausschließlich in echtem Kaviar eingesetzt werden darf.

Borax, das unter der Nummer E285 ebenfalls nur für Kaviar zugelassen ist, wird aus natürlichem Material hergestellt.

Bor und Borsäuren in Körperflüssigkeiten und Geweben

Im lebenden Organismus geht besonders die Borsäure mit den Hydroxylgruppen (-OH) unterschiedlicher Substanzen beständige Verbindungen ein, darunter beispielsweise Zucker, Vitamin B2 und Glycoproteine. Solche Borverbindungen dienen dem Körper nicht nur als Grundlage zur Produktion von Vitamin D, Testosteron und Östrogen, sondern sie wirken sich auch positiv auf den Hirnstoffwechsel, Zellschutz und vermutlich auch auf die Knochengesundheit in Bezug auf Arthrose und Osteoporose aus.

Experten vermuten außerdem, dass Borverbindungen die Geschlechtshormone vor dem vorzeitigen Abbau im Stoffwechsel schützen. Beobachtungen ergaben, dass eine zu geringe Borzufuhr zu verminderter Aufmerksamkeit und verschlechterter Motorik führten. Bor unterstützt als Wächter in Zellen Reparaturprozesse und verhindert zusammen mit Vitamin C und Bioflavonoiden den Abbau der schützenden Hyaluronsäure.

Während Wissenschaftler sich einig sind, dass Bor für verschiedene Tiere ein lebensnotwendiges Element ist, gilt es für den Menschen bis dato wegen ausstehender Beweise nicht als essenziell.

Borverbindungen können auch durch äußeren Kontakt in den Körper gelangen und sich in menschlichem und tierischem Gewebe anreichern. Zu hohe Bormengen können dem Körper schaden.

Bor kann aus unterschiedlichen Quellen ins Wasser gelangen

Bor und seine Verbindungen werden nicht nur über natürliche Quellen wie Fumarole ins Wasser abgegeben, sondern auch über verschiedene Gesteine und den Boden. Dies geschieht durch Auswaschen aus dem Boden oder durch Verwitterung von Gesteinen, worüber sie mancherorts auch ins Trinkwasser gelangen.

Einige weitere Eintrittsquellen, die durch die industrielle Verwendung oder durch mangelhafte Lagerung entstehen, können mit ursächlich dafür sein, dass sich eine umweltbelastende Wasserverunreinigung mit Bor entwickelt.

Während Forscher Bor für Grünalgen und höhere Pflanzen als lebensnotwendig einstufen und trockenmassebezogen zwischen 30 und 75 ppm Borsäure enthalten müssen, um Zucker mobilisieren zu können, wirken Konzentrationen vom ungefähr 100 ppm giftig auf die Pflanzen, so dass Ernteerträge geringer ausfallen können.

Ebenfalls giftig wirken Bor und Borverbindungen in höheren Konzentrationen von 10 bis 300 Milligramm pro Liter auf Fische. Borate gefährden zudem Wasserpflanzen. Dabei gilt Borsäure nur als schwach wassergefährdend, während Borhalogenide sich stark wassergefährdend auswirken.

Weitere Eintrittsquellen von Bor

Neben den natürlichen Quellen kann Bor auch über industrielle Produkte in die Umwelt und ins Trinkwasser gelangen, etwa in Verbindung mit Stahl, bei dem es die Härte verbessert oder bei Aluminium, wo es die Leifähigkeit begünstigt.

Borverbindungen Borax, Borsäure und Boroxid werden zudem als Schmelzmittel bei der Emailleverarbeitung, bei der Herstellung von hitzebeständigem Glas sowie als Glasur bei Porzellan und Steingut genutzt.

In Seife und Waschmitteln kommt Natriumperborat als Bleichmittel zum Einsatz, woraus am Ende Borat entsteht und Wasserpflanzen direkt schädigt. Auch dienen Borate als Wasserenthärter.

Bor, beziehungsweise Borverbindungen sind außerdem Bestandteil von Schleifmitteln, Holzschutzmitteln, Imprägnierungsprodukten sowie Düngern und Pflanzenschutzmitteln.

Eine weitere Quelle, aus der das Element und seine Verbindungen ins Trinkwasser gelangen können, sind nicht ausreichend gesicherte Hausmüll- und Sondermülldeponien.

Ferner wird es in Kernkraftwerken zur Regulation der Reaktoren und als Neutronenabsorber verwendet.

Trinkwasserverordnung: in Trinkwasser gilt ein geringerer Borgehalt als in Mineralwasser

Während nach der Trinkwasserverordnung vom 21.05.2001 in Deutschland ein Grenzwert von 1 Milligramm Bor pro Liter Trinkwasser einzuhalten ist, empfiehlt die WHO o,5 Milligramm pro Liter.

Der höchste bekannte Borgehalt im Trinkwasser beträgt 4,35 Milligramm pro Liter.

Mineralwasser enthält durchschnittlich 0,75 Milligramm pro Liter, während im Trinkwasser selten mehr als 0,3 Milligramm Borgehalt pro Liter gemessen werden.

Mit Ionenaustauschern, die im Rahmen der Wasserreinigung angeboten werden, lässt sich Bor aus dem Wasser entfernen. Borsäure, dass eine bestimmte Ähnlichkeit mit Silikaten aufweist, ist schwerer zu entfernen.

Vorkommen und Abbau von Bor und Borverbindungen

Ultraspurenelemente aus der Borfamilie kommen in der Natur vor. Borax ist als anorganische Borverbindung in Konzentrationen von 10 bis 8000 ppm Bestandteil der Erdkruste. Aus dem Süßwasser treten jährlich schätzungsweise bis zu 4 Millionen Tonnen flüchtige Borsäure in die Atmosphäre aus.

Bor findet sich als Ultraspurenelement mit einer Konzentration von durchschnittlich 4,6 ppm unter den ozeanischen Salzen als zehnthäufigstes Element. Durchschnittlich enthalten Ackerböden zwischen 10 und 20 ppm, wobei im Mittelmeergebiet und im Westen der USA ein wesentlich geringerer Borgehalt gemessen wird.

Besonders borreiche Quellen bilden etwa die Fumarole an Vulkankratern. Hierbei handelt es sich um heiße Quellen, die aus dem Erdboden oder dem Meeresboden treten und neben Wasserdampf auch vulkanische Gase ausstoßen. Dort findet man Bor hauptsächlich in Form von Boraten, Borsäure und Bormineralien, die hieraus in Gewässer gelangen können.

Bor kann auch aus Gesteinen ins Wasser gelangen. Hauptsächlich kommt das Element in Gesteinen wie Borax, Kernit, Ulexit, Colemanit und Schiefer vor. Daneben ist es Teil von lehmreichen Gesteinen und tritt abhängig von dem pH-Wert auch in Verbindung mit Tonmineralien auf. In lufttrockenen Böden betragen die Borkonzentrationen zwischen 5 und 80 ppm.

Borax (Dinatriumtetraborat-Decahydrat) ist auch unter dem Namen Natriumborat oder Tinkal bekannt und tritt in konzentrierter Form als natürliche Ablagerung in ausgetrockneten Salzseen (Boraxseen) und vulkanischen Schloten auf.

Ein kommerzieller Abbau erfolgt besonders in indischen und kalifornischen Wüstengebieten. Borax dient auch als Rohstoff zur Herstellung von Borsäure.

Chemische Unterschiede

Borverbindungen mit Sauerstoff sichern wichtige Körperfunktionen. Bor besitzt als 3-wertiges Element die Eigenschaft, komplexe Bindungen einzugehen, die je nach Bindungspartner neutral, positiv oder negativ geladen sein können.

Je nach Art der Sauerstoffverbindung liegt Bor auch in Form von Borax oder Borsäure vor.

Borax mit der chemischen Formel Na2B4O5(OH)4-8H2O weist verschiedene Sauerstoffverbindungen auf.

Einfache Borsäure besitzt die chemische Formel H3BO3. Bor bildet trigonale planare Verbindungen. Die trigonal planare Borsäure hat die chemische Formel B(OH)3.

Einige Borverbindungen reagieren mit Wasser

Obwohl Bor in normalem Zustand nicht mit Wasser reagiert, reagieren Borverbindungen wie etwa Bortrifluorid-Ethylether-Komplexe durchaus mit Wasser. Dabei entstehen nicht nur Diethylether und Bortrifluorid, sondern auch Gase, die hochentzündlich sind.

Durch Reaktion mit Wasser kommt es dagegen bei Borverbindungen wie beispielsweise Bortriiodid zur Spaltung der chemischen Verbindung.

Borsalze lassen sich meistens gut in Wasser lösen. Wenn Bor gelöst ist, liegt es oft in Form von B(OH)3(aq) vor, oder als B(OH)4-(aq).

Während die Wasserlöslichkeit von Borsäure bei 57 Gramm je Liter liegt, beträgt sie bei Borax 25,2 Gramm pro Liter. Bei Bortrioxid ist sie mit 22 Gramm pro Liter noch geringer. Sehr viel schlechter wasserlöslich sind mit 2,4 Gramm pro Liter Borverbindungen wie Bortrifluorid. Daneben gibt es auch vollständig unlösliche Borverbindungen wie Bornitrid.

Autor: Katja Schulte Redaktion
Datum: 09/2018 | aktualisiert 02.10.2024
Bildquelle: © Bild von Francesco Bovolin Pixabay.com

Quellen und weiterführende Informationen:

Hans Konrad Biesalski, Josef Köhrle, Klaus Schürmann. Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. Prävention und Therapie mit Mikronährstoffen. Verlag Thieme. Stuttgart. 2002

BfR: Höchstmengen für Bor und Fluorid in natürlichen Mineralwässern sollten sich an Trinkwasserregelungen orientieren (PDF)

A. Schobert. Zusatzstoffampel. Verlag Knaur. 2007

BfR: Zusatz von Borsäure oder Borax in Nahrungsergänzung (PDF)

Lothar Burgerstein et al. Burgersteins Handbuch Nährstoffe. Verlag Haug. 11 überarbeitete Auflage. 2007

Lenntech. Bor (B) und Wasser