Litnet

Antimoon en sy verbindings is op ’n natuurlike wyse teenwoordig in die aardkors. Foto: Toby Elliott op Unsplash

Antimony toxicity is dependent on the exposure dose, duration, route (breathing, eating, drinking, or skin contact), other chemical exposures, age, gender, nutritional status, family traits, lifestyle, and state of health. Chronic exposure to antimony in the air at levels of 9 milligrams/m³ may exacerbate irritation of the eyes, skin, and lungs. Long-term inhalation of antimony can potentiate pneumoconiosis, altered electro-cardiograms, stomach pain, diarrhea, vomiting, and stomach ulcers, results that were confirmed in laboratory animals. (Cooper en Harrison 2009:3)

1. Agtergrond

Die Chinees-Franse navorsingsgroep Fu, Xie, Charlet en He (2023) skryf onlangs in die gesaghebbende Journal of Hydrology dat antimoonerts (waarvan die verbindings toksisiteit toon) algemeen gebruik word in ’n uiteenlopende reeks industriële prosesse, onder andere vir die produksie van vlamwerende middels, plastiekartikels, sonpanele, batterye, meganiese rollaers en elektroniese komponente, in die militêre omgewing vir die vervaardiging van ammunisie, sowel as ’n beperkte gebruik in homeopatie as ’n bestanddeel van sekere tipes medikasie.¹

Gevolglik dra die Chinese mynbou- en nywerheidsaktiwiteite direk by tot die voortdurende migrasie van antimoon na waterbronne, en sodoende word die aarde se biogeochemiesiklus nadelig beïnvloed. Gegewe China se status as die hedendaagse primêre globale uitvoerder van antimoon, word die land gekonfronteer met die uitdaging van waterbesoedeling wat uit intensiewe antimoonmynbedrywighede voortspruit.

2. Antimoon

Antimoon (simbool Sb, vanuit Latyn stibium) is ’n silwerwit metalloïde met 51 as die atoomnommer (Sundar en Chakravarty 2010). Die voorkoms van antimoon in die aardkors is ongeveer 0,2 mg/kg. Antimoon is ’n chalkofiliese element, met ander woorde ’n element wat ’n affiniteit toon vir of wat saam voorkom met swawel en die swaar metale koper, lood en silwer. Meer as 100 minerale wat met antimoon in verband staan, word in die natuur aangetref (Anderson 2012).

Antimonium tartaricum (’n kombinasie van antimoon en potas in die oorspronklike vorm) word in homeopatie, deur middel van potensiëring, as ’n geneesmiddel vir sekere respiratoriese kwale gebruik. Volgens Walker (2018) het John Brian Christopherson reeds meer as ’n 100 jaar gelede ontdek dat Antimonium tartaricum ’n effektiewe behandelingsmetode vir bilharzia was. Die antieke Egiptenare het antimoonpasta as maskara gebruik.

Antimoon en sy verbindings is op ’n natuurlike wyse teenwoordig in die aardkors en word vrygestel in die omgewing deur ontladings soos stofwolke, vulkaniese uitbarstings, seesproei, bosbrande en biogeniese bronne (Sundar en Chakravarty 2010). Die konsentrasie antimoon in die atmosfeer wissel van ongeveer 1 nanogram per kubieke meter (ng/m³) tot ongeveer 170 ng/m³. Die konsentrasie antimoon wat opgelos word in waterbronne soos riviere en mere is gewoonlik minder as 5 dele antimoon in 1 miljard dele water, en dit kleef vas aan gronddeeltjies in die water. ’n Amerikaanse geologiese opname het getoon dat antimoonkonsentrasies in die grond wissel van minder as 1 tot 8,8 dele per miljoen, met ’n gemiddelde van 0,48 dele per miljoen. Die gemiddelde menslike inname van antimoon uit voedsel en waterbronne word geraam op ongeveer 5 mikrogram/dag. Die algemene bevolking word dus onder normale omstandighede aan relatief lae vlakke van antimoon blootgestel. (Dit moet ook in gedagte gehou word dat antimoonverwante rots en/of antimoonverrykte water totaal afwesig is op baie plekke op aarde, vandaar die betreklik lae gemiddelde innnamesyfer).

Herath, Vithanage en Bundschuh (2017) wys egter daarop dat die implikasies van verhoogde antimoonvlakke in die grond, in sedimente, asook in oppervlak- en grondwater en biologiese stelsels, aansienlike aandag wêreldwyd ontvang gedurende die huidige dekade, weens die nadelige gevolge op die menslike voedselketting, drink- en besproeiingswaterbronne sowel as landbougewasproduksie.

Die doel van hierdie artikel is om kortliks te verwys na die geskiedenis van antimoonontginning in Suid-Afrika en die potensiaal van nuwe plaaslike antimoonontginningsmoontlikhede, en om enkele bewyse van antimoontoksisiteit en omgewingsbesoedeling te bespreek.²

3. Antimoonontginning in Suid-Afrika

In Suid-Afrika het antimoonontginning aanvanklik gepaard gegaan met goudproduksie (met ander woorde as ’n neweproduk van goudontginning). Die erts het voorgekom in die Murchison-gordel wat noordoos van Pretoria en Johannesburg geleë is. Hierdie gesteentes is vulkanies-sedimentêr van aard en word omring deur graniet en metamorfiese gneis (Davis, Patterson en Griffiths 1986).

Volgens Davis ea (1986) het twee prospekteerders, Button en Sutherland, reeds in 1870 berig dat hulle goudneerslae in hierdie gordel gevind het. Dit was egter eers later (in 1886) dat die goudkoors in alle erns begin het, en dit is kort daarna gevolg deur die verklaring van hierdie gebied as ’n openbare delwery deur die Zuid-Afrikaansche Republiek. Die uitleg van Leydsdorp het terselfdertyd begin. Die gouderts was egter moeilik om te myn weens die diepte waarop dit voorgekom het, en teen 1928 was daar slegs ’n paar van die oorspronklike myne steeds in bedryf. Tydens die Eerste Wêreldoorlog is antimoon, in die vorm van stukke stibniet vir die eerste keer vir uitvoerdoeleindes geproduseer deur United Jack Mine naby Leydsdorp, maar produksie is kort ná die beëindiging van die vyandighede gestaak. Nietemin, vanaf 1928 is die benutting van antimoon as ’n neweproduk van goudontginning as lonend geag en daar was ’n herlewing van belangstelling in die gebied. In 1934 is die Consolidated Murchison (Transvaal) Gold Fields & Development Company gestig in samewerking met Anglo-Transvaal Consolidated Investment Company Limited (later Anglovaal Beperk). Die doel was die prospektering en ontginning van die meer omvangryke mineralisering langs die antimoongordel oos van Leydsdorp.

Teen 1986 was Suid-Afrika ’n prominente uitvoerder van antimoon. Op daardie stadium was die Consolidated Murchison die grootste enkele antimoonproduserende onderneming wêreldwyd.

Op 28 Mei 2014 word in Mining Weekly berig dat ’n Australiese maatskappy, Stibium Mining, ingestem het om ’n 76,6%-aandeel in die Murchinson-myn aan te koop teen R150 miljoen, dit te herkapitaliseer en as operasionele bestuurder van die myn teen Augustus 2014 oor te neem. Op 15 Desember 2014 kondig Mining Review Africa egter aan dat die Murchison-myn in ’n finansiële “noodsituasie” verkeer en dat die direksie van die maatskappy die onderneming in sakeredding geplaas het ingevolge artikel 129 van die Maatskappywet.

Op daardie stadium was antimoonproduksie in Suid-Afrika stadig maar seker besig om ’n kreeftegang te gaan en ’n stadige dood te sterf, wat inderdaad gebeur het toe produksie einde 2014, begin 2015 gestaak is.

Volgens Ndhlovu (2021) staan die Murchinson-myn tans as die Stibium Mopani-myn bekend en word die ondergrondse antimoonreserwes op 25 000 ton geskat teen ’n ertsgehalte van 2,23% Sb. Antimoon word as ’n kritieke en strategiese kommoditeit deur die Europese Kommissie gekategoriseer as gevolg van die wye verskeidenheid eindgebruikertoepassings en die feit dat die wêreldproduksie van antimoon oorheers word deur China, wat ’n mate van ’n voorsieningsrisiko inhou. Die VSA is ook afhanklik van ingevoerde antimoonerts en -konsentrate vir die vervaardiging van verskeie antimoonhoudende produkte.

Die ontginning van niemetallurgiese antimoon hou tans meer voordele in vir Suid-Afrika as die produksie van metallurgiese antimoon. Niemetallurgiese antimoon kan ontgin en uitgevoer word na lande wat die kommoditeit benodig.

Ndhlovu (2021) maak die volgende aanbevelings vir die ontwikkeling van plaaslike niemetallurgiese-antimoon-ontginning:

• Stibium Mopani behoort ondersoek te doen na verwerkingsmetodes en strategieë om antimoonkonsentraat van minstens 65% te produseer om sodoende voordeel te trek uit die tantieme soos bepaal in die Wet op Minerale en Petroleumhulpbronne.
• Belegging in navorsing oor gevorderde antimoonverwerkingsmetodes binne Suid-Afrika kan spesifieke voordele inhou. Dit kan meehelp om maniere te identifiseer om antimoonherwinning te optimaliseer en die algehele kwaliteit van die geproduseerde konsentraat te verbeter.
• Plaaslik vervaardigde vlamvertragende produkte (ontwikkel uit plaaslik geproduseerde antimoon) kan aan die plaaslike mark voorsien word of wêreldwyd verkoop word. Dit skep ’n geleentheid vir Suid-Afrika om as ’n verskaffer van vlamvertragende produkte tot die wêreldwye antimoonmark toe te tree. Dit sou omskakel na verhoogde inkomste vir die land wat gegenereer word uit die uitvoer van produkte.
• Om te verseker dat die vlamvertragende produkte wat in Suid-Afrika vervaardig word, wêreldwyd mededingend is, behoort die regering, navorsingsinstansies en vervaardigingsmaatskappye kennis- en vaardigheidsopleidingsprogramme in oorleg met internasionale kundiges te ontwikkel. Dit behoort ’n plaaslike poel van kundigheid te skep waaruit die vervaardigingsbedryf vaardige werkers kan werf.

Hoewel die verhoging van antimoonproduksie in Suid-Afrika dus spesifieke uitdagings meebring, is dit wel moontlik deur middel van die regte kombinasie van eksplorasie, tegnologiese vernuwing, investering, markanalise, omgewingsverantwoordelikheid en mededingendheid. Dit sal egter ’n doelbewuste poging van die regering, mynboubedryf en ander belanghebbendes vereis om ’n gunstige omgewing vir groei in die antimoonsektor te skep. Daarbenewens sal voortgesette monitering en aanpassing aan veranderende marktoestande noodsaaklik wees vir langtermynsukses.

4. Toksisiteit en omgewingsbesoedeling

Herath, Vithanage en Bundschuh (2017) bied ’n algemene konteks vir Sb-geochemie en die mobilisering daarvan vanuit gasheergesteentes. Die primêre bron van Sb is meestal natuurlik en word hoofsaaklik deur die verwering, oplossing en partikelvervoer van Sb-houdende minerale, veral stibniet, antimoniet en valentiniet, vrygestel. Die geochemie van Sb is ’n veelfasettige verskynsel in die omgewing en is ’n funksie van oksidasie, spesiasie en redoksreaksie.

Op die oomblik is die voorkoms en verspreiding van verhoogde konsentrasies Sb veral in die kus- en binnelandse waterbronne van lande soos die VSA, China, Australië, Nieu-Seeland, Spanje, Meksiko, en Slowakye uiters kommerwekkend. Die verwagting is dat antimoonbesoedeling ook in baie ander lande voorkom, veral waar die verskynsel nog nie behoorlik nagevors is nie. Die besoedeling deur middel van antimoonsyfering of -loging na grondwaterbronne is ’n ernstige omgewings- en openbare gesondheidskwessie. Dit kan voortspruit uit sowel natuurlike prosesse as menslike aktiwiteite, en die impakte daarvan kan skadelik wees vir ekosisteme en menslike gesondheid. Effektiewe voorkoming-, regulering-, monitering- en herstelmaatreëls is van kardinale belang om die risikos wat met antimoonbesoedeling in grondwater gepaard gaan, te verminder.

Sundar en Chakravarty (2010) wys op antimoonvergiftiging wat as gevolg van beroepsmatige blootstelling onstaan. Beroepsmatige blootstelling kan respiratoriese irritasie, pneumokoniose (longsiektes wat veroorsaak word deur die inaseming van stof en vesels, wat fibrose/littekens in die longe tot gevolg het), antimoonvlekke op die vel en gastro-intestinale simptome by werkers veroorsaak. Daarbenewens word tans gespekuleer dat antimoniumtrioksied (Sb_₂O_з) moontlik karsinogenies van aard vir mense sou kon wees.

Saerens, Ghosh, Verdonck en Godderis (2019:4474) verduidelik die situasie soos volg:

Antimony (Sb) trioxide and antimony trisulfide are possibly carcinogenic to humans and unclassifiable according to the International Agency for Research on Cancer (IARC). The US National Toxicology Program (NTP) concluded that antimony trioxide is reasonably anticipated to be a human carcinogen based on studies in rats and mice.

Verbeteringe in en aanpassing van werkstoestande en streng regulering het die voorkoms van antimoonvergiftiging in die werksplek met verloop van tyd egter beduidend verminder.

Shtangeeva, Bali en Harris (2011) voer ’n reeks eksperimente uit met koringsaailinge wat of ontkiem of groei in ’n medium wat met Sb verryk is. Teen die einde van die ontkiemingsfase het die konsentrasie van Sb in die saailinge wat in Sb-aangevulde media ontkiem het, beduidend toegeneem. Die Sb-inhoud was die hoogste in die wortels en laagste in die blare van die saailinge. Na oordrag van die saailinge wat in ’n Sb-vrye medium ontkiem het, na Sb-verrykte media, het die Sb-konsentrasie in die saailinge oor tyd toegeneem, veral in die wortels. Bioakkumulasie van Sb het die konsentrasie van verskeie makro- en spoorelemente in alle dele van die plante beïnvloed. Die minste variasie is in die blare waargeneem, moontlik omdat die toename van Sb-konsentrasie in blare nie so beduidend was as in die sade en wortels nie.

Geotermiese water blyk ’n gerieflike gasheer vir hoë antimoonkonsentrasies te wees (Fu, Xie ea 2023). Die verhoogde antimoonkonsentrasie in geotermiese water kan onder andere aan baie spesifieke geologiese toestande toegeskryf word. Dit kan voorkom wanneer gesteentes wat antimoonreserwes bevat, uitloging ondergaan by hoë temperature en magmaties-hidrotermiese stelsels binnedring, of wanneer verskillende lawabronne met ’n hoë antimooninhoud vermeng om antimoonverrykte geotermiese water te vorm. In Yellowstone National Park is reeds antimoonkonsentrasies tot so hoog as 140 mikrogram per liter gemeet, met die hoogste konsentrasie van 970 mikrogram per liter, wat in geotermiese watermonsters by Steamboat Springs voorgekom het.

Poliëtileentereftalaat (PET) is ’n termoplastiekpolimeer wat wyd gebruik word om sintetiese vesels, films en bottels te vervaardig. PET is die mees gewilde materiaal in die verpakking van voedsel en drinkbare niealkoholiese vloeistof. In 2016 is daar na bewering ’n indrukwekkende 485 miljard PET-bottels wêreldwyd geproduseer, en dit word voorspel dat daar teen 2026 meer as 583 miljard bottels verbruik sal word. Antimoon word geassosieer met gebottelde water na die publikasie van navorsing waarin die outeurs beduidende konsentrasies antimoon in gebottelde water gerapporteer het en dit aan die gebruik van antimoon in die produksie van PET-bottels gekoppel het.

Antimoniumtrioksied is, saam met antimoonasetaat en antimoonglukonaat, die mees gebruikte katalisatore in die produksie van PET-hars, met antimoonreste wat in die vervaardigde produkte agterbly. Die Switserse navorser Montserrat Filella (2020) het in sy literatuuroorsig sekere bekende feite herbevestig: 1) Die teenwoordigheid van antimoon in PET-bottels is te wyte aan die teenwoordigheid van antimonium antimoniumtrioksied in PET. 2) Temperature bo 70 °C verhoog die risiko van antimoonloging. 3) Die gerapporteerde antimoonkonsentrasies wat deur PET-bottels vrygestel word, is minder as die amptelike voorgeskrewe of gereguleerde PET-vrystellingswaardes.

Terselfdertyd bring die werk van Filella (2020) sekere tekortkominge aan die lig in sommige studies wat gekenmerk word deur swak analitiese metodes en gebrekkige navorsingsmetodologie. Van hierdie studies is met betreklik klein steekproewe uitgevoer en statistiese ontleding van die resultate ontbreek dikwels. Dit veroorsaak dat die gevolgtrekkings minder betroubaar en geldig is, leemtes wat deur toekomstige navorsing reggestel behoort te word.

5. Gevolgtrekking

Die vraag of Suid-Afrika die produksie van antimoon volstoom behoort te hervat, kom neer op ’n tipiese tweesnydendeswaardkwessie. Aan die een kant is daar ooglopende voordele, soos die inkomste uit buitelandse valuta wat deur uitvoere verdien word, die skep van noodsaaklike werksgeleenthede; die ontginning van ’n strategiese kommoditeit; en ’n welkome stimulus vir die plaaslike myntoerustingvervaardigingsbedryf.

Aan die ander kant kom die toksisiteit van antimoon ter sprake, wat steeds in internasionale en erkende vaktydskrifte omvattend nagevors en intens bespreek word. Hoe groter die produksie en gebruik van antimoon en antimoonprodukte deur nywerhede en die algemene publiek, des te groter die risiko van ongewenste omgewingsbesoedeling en negatiewe gesondheidsimplikasies.

Die toksisiteit van antimoon is ’n komplekse verskynsel waar ’n wye spektrum verbandhoudende faktore ’n rol speel, soos uiteengesit word in die aanhaling deur Cooper en Harrison (2009) aan die begin van hierdie teks.

Antimoontoksisiteit behoort ook billikheidsonthalwe vergelyk te word met die omgewingsbesoedeling en gesondheidsgevare wat met die ontginning van byvoorbeeld steenkool, mangaan, silika en ystererts gepaard gaan.

Eenvoudige antwoorde, gevolgtrekkings en aanbevelings in verband met die toekomstige produksiepotensiaal van antimoon in Suid-Afrika, sowel as die toksisiteit van antimoon in die algemeen, sal op hierdie stadium onvanpas wees. Plaaslike antimoonontginning moet in die finale instansie ook aan SAMREC (South African Mineral Reporting Codes) se beginsel van redelike vooruitsig op uiteindelike ekonomiese ontginning moet voldoen (Handley 2023:189).

Eindnotas

¹ Raadpleeg Davis, Patterson en Griffiths (1986:189–90) vir ’n volledige uiteensetting van die gebruike van antimoon in die vorm van allooie en oksides.

² Stephen le Roux (geoloog) word bedank vir sy bereidwilligheid om die teksinhoud voor publikasie te kontroleer.

Bibliografie

Anderson, CG. 2012. The metallurgy of antimony. Chemie der Erde, 72(S4):3–8.

Cooper, RG en AP Harrison. 2009. The exposure to and health effects of antimony. Indian Journal of Occupational and Environmental Medicine, 13(1):3–10. DOI: 10.4103/0019-5278.50716. PMID: 20165605; PMCID: PMC2822166. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2822166.

Davis, DR, DB Patterson en DHC Griffiths. 1986. Antimony in South Africa. Journal of the South African Institute of Minerals and Metallurgy, 86(6):173–93.

Filella, M.2020. Antimony and PET bottles: Checking facts. Chemosphere, 261:12773.

Fu, X, X Xie, L Charlet en J He. 2023. A review on distribution, biogeochemistry of antimony in water and its environmental risk. Journal of Hydrology, 625, Deel B: 130043. A review on distribution, biogeochemistry of antimony in water and its environmental risk-ScienceDirect.

Handley, M. 2023. Where is all the gold? Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 123(4):175–92.

Herath,I, M Vithanage en J Bundschuh. 2017. Antimony as a global dilemma: geochemistry, mobility, fate and transport. Environmental Pollution, 223:545–59. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.01.057.

Ndhlovu, LT. 2021. A value-chain analysis of antimony beneficiation opportunities for South Africa. MSc-verhandeling, Universiteit van die Witwatersrand.

Saerens, A, M Ghosh, J Verdonck en L Godderis.2019. Risk of cancer for workers exposed to antimony compounds: a systematic review. International Journal of Environmental Research and Public Health, 16(22):4474. DOI: 10.3390/ijerph16224474. PMID: 31739404; PMCID: PMC6888331.

Shtangeeva, I, R Bali en A Harris.2011. Bioavailability and toxicity of antimony. Journal of Geochemical Exploration, 110:40–5.

Sundar, S en J Chakravarty. 2010. Antimony toxicity. International Journal of Environmental Research and Public Health, 7(12):4267-77. DOI: 10.3390/ijerph7124267. Epub 2010 Dec 20. PMID: 21318007; PMCID: PMC3037053.

Walker, MD. 2018. Antimony [an′tĭ-mo′′ne] etymologia. Emerging Infectious Diseases, 24(8):1601. https://doi.10.3201/eid2408.ET2408.

Lees ook:

Chemikalieë vir ewig en altyd

Dooie See: dodemars of omkeerstrategie?

Klimaatsmanipulasie: tegnologie en sosiale konteks