陆地环境监测
一、名词定义
中文名称:锰
英文名称:Manganese
元素符号:Mn
二、名词简介
1、物理性质
银白色金属,质坚而脆。原子量:54.94 ,化合价:+1.+2.+3.+4.+5.+6和+7,密度7.44g/cm3。熔点1244℃,沸点1962℃。化合价+2.+3.+4.+6和+7。其中以+2(Mn的2+的化合物)、+4(二氧化锰,为天然矿物)和+7(高锰酸盐,如KMnO4)、+6(锰酸盐,如K2MnO4)为稳定的氧化态。在固态状态时它以四种同素异形体存在α锰(体心立方),β锰(立方体),γ锰(面心立方),δ锰(体心立方)。电离能为7.435电子伏特。
2、化学性质
在空气中易氧化,生成褐色的氧化物覆盖层。它也易在升温时氧化。氧化时形成层状氧化锈皮,最靠近金属的氧化层是MnO,而外层是Mn3O4。在高于800℃的温度下氧化时,MnO的厚度逐渐增加,而Mn3O4层的厚度减少。在800℃以下出现第三种氧化层Mn2O2。在约450℃以下最外面的第四层氧化物MnO2是稳定的。能分解水,易溶于稀酸,并有氢气放出,生成二价锰离子。
3、工业用途
锰在冶金工业中用来制造特种钢;钢铁生产上用锰铁合金作为去硫剂和去氧剂。在实验室中二氧化锰常用作催化剂使用;制造合金-锰钢:用锰钢制造钢磨、滚珠轴承以及铁锰锰轨、桥梁等。在军事上,用高锰钢制造钢盔、坦克钢甲、穿甲弹的弹头等。
三、在环境中的表现形式及存在方式
对大气的污染:冶炼锰、锰合金和使用锰的厂矿及其周围的大气中,以气溶胶形态存在的锰,其含量超过500µg/m3,可造成工人职业性的锰中毒。从区域环境来说,大气中的锰含量,欧洲平均为0.043µg/m3,北美为0.15µg/m3,日本为0.08~0.6µg/m3,意大利的米兰为1.3µg/m3,北半球海洋上空为 0.0079µg/m3,南半球海洋上空为0.00024µg/m3,南极洲为0.00001µg/m3。大气中锰的氧化物和其他金属氧化物一起,能在二氧化硫转化为硫酸或硫酸盐的反应中起催化作用。
对水体的污染:水中的二价锰对人、畜和水生生物的毒性很小。例如对于水生生物的异脚目,锰的毒性浓度为15mg/L,对鲤鱼为600mg/L。锰对丝鱼的致死浓度为40mg/L。但低浓度的锰会影响水的色、臭、味性状。锰浓度为0.15mg/L时,水出现浑浊;锰浓度为0.5mg/L时,水有金属味;氯化锰浓度为1mg/L和硫酸锰浓度为4mg/L时,水就会感觉出味强度为1级的异味。二氧化锰可使水染成红色,吸着在工业品上,会产生难看的斑点。因此许多种工业用水对锰含量提出了相当严格的要求。例如美国规定纺织品染色、纤维造纸、照相业用水中锰的最大容许浓度为0.01mg/L;透明胶和粘胶制品生产用水为0.02mg/L;高级纸张生产用水为0.05mg/L;啤酒酿造、木质纸浆、牛皮纸、漂白纸和主要纺织工业用水为0.10mg/L;若干种食品工业用水为0.2mg/L。
对土壤的污染:土壤含锰量在 20~10000ppm之间,平均值为1000ppm。在岩石风化为土壤的过程中,锰既不因土壤淋溶而损失,也不会大量富集。除了自然循环以外,对土壤含锰量影响最大的是来自大气中的锰。受锰污染的土壤主要是酸性土壤,可使某些植物发生锰中毒。在土壤中拌石灰,能提高土壤的pH值,使土壤污染状况得到改善。
自来水中锰超标可能会造成锰中毒,早期表现为疲倦乏力、头昏头痛、记忆力减退、肌肉疼痛、情绪上不稳定、抑郁或激动。随着病情的发展又逐渐出现下肢有沉重感,走路晃动,语言不清或“口吃”,表情呆滞。晚期重症又可出现面具样面容;肌肉僵直、肌张力增高;尤其是出现明显的肢体震颤、书写困难,字越写越小(又称“小字症”);有的出现发烧和呼吸困难,但不能用抗生素治疗。走路时身体前倾,倒退行走更困难。(刘平)