Who/sde/wsh/03. 04/76

---

 

1 

1. GENERAL DESCRIPTION 

 

1.1 Identity 

 

Barium is present as a trace element in both igneous and sedimentary rocks. Although 

it is not found free in nature (US EPA, 1985a), it occurs in a number of compounds, 

most commonly barium sulfate (barite) and, to a lesser extent, barium carbonate 

(witherite). 

 

Compound 

 

CAS No.  

Molecular formula 

Barium sulfide 

 

21109-95-5 

 

BaS 

Barium chloride 

10361-37-2 

BaCl

2

 

Barium oxide 

 

1304-28-5 

BaO 

Barium hydroxide 

17194-00-2 

Ba(OH)

2

 

Barium bromide 

10553-31-8 

 

BaBr

2

 

Barium nitrate 

 

10022-31-8 

 

Ba(NO

3

)

2

 

Barium nitrite 

13465-94-6 

Ba(NO

2

)

2

 

Barium sulfate 

 

7727-43-7 

 

BaSO

4

 

Barium acetate 

543-80-6 

 

Ba(C

2

H

3

O

2

)

2

 

 

1.2 Physicochemical properties (US EPA, 1985b; Lide, 1992–1993) 

 

Compound 

Melting point 

(°C) 

Boiling point 

(°C) 

Density (g/cm

3

)   

Water solubility 

(g/litre) 

BaS 1200 

 

– 

4.25  readily 

soluble 

BaCl

2

 

960 

1560 

 

3.856 at 24 °C 

 

310 at 0 °C 

BaO 

1923 

2000 

 

5.32–5.72 

15 at 0 °C 

Ba(OH)

2

 

77.9 

 

800 

2.18 at 16 °C 

 

38.9 at 20 °C 

BaBr

2

 

847 

decomposes 

4.781 at 24 °C 

980 at 0 °C 

Ba(NO

3

)

2

 

592 

decomposes 

3.24 at 23 °C 

 

92 at 20 °C 

Ba(NO

2

)

2

 

217 

 

decomposes 

3.23 

675 at 20 °C 

BaSO

4

   

1580 

– 

4.50 at 15 °C 

 

0.000 285 at 30 °C 

Ba(C

2

H

3

O

2

)

2

 

– 

– 

2.47 

770 at 26 °C 

 

 

1.3 Major uses 

 

Barium compounds, including barium sulfate and barium carbonate, are used in the 

plastics, rubber, electronics and textile industries, in ceramic glazes and enamels, in 

glass-making, brick-making and paper-making, as a lubricant additive, in 

pharmaceuticals and cosmetics, in case-hardening of steel and in the oil and gas 

industry as a wetting agent for drilling mud (Miner, 1969; Brooks, 1986). 

 

1.4 Environmental fate 

 

Barium in water comes primarily from natural sources. The acetate, nitrate and 

halides are soluble in water, but the carbonate, chromate, fluoride, oxalate, phosphate 

---

BARIUM IN DRINKING-WATER 

 

2 

 

and sulfate are quite insoluble. The solubility of barium compounds increases as the 

pH level decreases (US EPA, 1985a). The highest levels to be found in drinking-water 

are likely to be associated with groundwater of low pH from granite-like igneous 

rocks, alkaline igneous and volcanic rocks and manganese-rich sedimentary rocks. 

Concentrations are, therefore, expected to be relatively stable. 

 

Organic barium compounds are ionic and are hydrolysed in water (Cotton & 

Wilkinson, 1980). The concentration of barium ions in natural aquatic systems is 

limited by the presence of naturally occurring anions and possibly also by the 

adsorption of these ions onto metal oxides and hydroxides (Hem, 1959). 

 

2. ANALYTICAL METHODS 

 

Barium concentrations in water may be determined by atomic absorption 

spectroscopy using either direct aspiration into an air–acetylene flame (detection limit 

2 µg/litre) or atomization in a furnace (detection limit 100 µg/litre) (US EPA, 1985a). 

Barium in water may also be determined by inductively coupled plasma atomic 

emission spectrometry, the detection limits being equivalent or superior to those of 

flame atomic absorption spectroscopy (OME, 1988). 

 

3. ENVIRONMENTAL LEVELS AND HUMAN EXPOSURE 

 

3.1 Air 

 

Barium is generally present in air in particulate form as a result of industrial 

emissions, particularly from combustion of coal and diesel oil and waste incineration. 

Concentrations ranging from 0.000 15 to 0.95 µg/m

3

 have been reported. The 

estimated respiratory intake for an adult male is in the range of 0.03–22 µg/day (US 

EPA, unpublished data, 1984). 

 

3.2 Water 

 

The concentration of barium in groundwater in the Netherlands was measured at 60 

locations; the mean and maximum concentrations were 0.23 and 2.5 mg/litre, 

respectively (Van Duijvenbooden, 1989). 

 

Barium concentrations in distribution drinking-water in Canada were found to range 

from detectable (detection limit 5 µg/litre) to 600 µg/litre, with a median value of 18 

µg/litre; in 86% of the 122 locations surveyed, the concentrations were below 100 

µg/litre (Subramanian & Meranger, 1984). In 83% of 262 locations surveyed in the 

Netherlands in 1983, barium concentrations in drinking-water were below 50 µg/litre; 

the maximum concentration found was below 200 µg/litre (Fonds et al., 1987). In a 

study of water supplies of cities in the USA, a median value of 43 µg/litre was 

reported; in 94% of all determinations, the concentrations found were below 100 

µg/litre (IPCS, 1990). Levels of barium in municipal water supplies in Sweden ranged 

from 1 to 20 µg/litre (IPCS, 1990). The median value for barium in drinking-water in 

Norway was reported to be 9 µg/litre (Flaten, 1991); in the Tuscany region of Italy, 

---