[科普中国]-锰污染

锰污染是指锰对环境的污染。锰是植物必需的微量营养元素。空气中超过500微克/立方米可造成锰中毒。水中二价锰对人、畜和水生生物的毒性很小。地表水一般为8微克/立方米，土壤中锰含量平均值为1000ppm。对土壤含锰影响最大的是来自大气的锰，酸性土壤易受锰污染。

简介锰在地壳中的平均丰度为950ppm，是微量元素中丰度最大的。自然界中没有元素态的锰。以锰为主要元素的矿物近百种，而以锰为次要元素的矿物则更多，其中赋存态为二氧化锰的矿物多于赋存态为碳酸锰和硅酸锰的矿物。火成岩中平均含锰为1000ppm，石油中含锰很少，只有0.6ppm，煤中平均含锰50ppm，褐煤中含锰20～90ppm。锰是人体必需的营养元素。人每公斤体重平均含锰为0.2毫克。正常人每日从食物和水中摄取锰 3～10毫克。锰在工业上主要用于制造锰铁和锰合金。锰铁和二氧化锰用于制造电焊条。二氧化锰又用于制造干电池的去极剂。此外，在生产玻璃着色剂、染料、油漆、颜料、火柴、肥皂、人造橡胶、塑料、农药等工业中也用锰及其化合物作原料。生产上述产品的工厂以及锰的采矿场和冶炼厂，是锰的主要污染源。锰的天然风化量每年 380万吨，从河流流向海洋输送量为30万吨。全世界每年锰的开采量达2460万吨，大于天然循环量。

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。例如玄武岩转化为土壤时，锰含量从每公斤岩石含1200毫克变为1300毫克。有人估算：对于未经耕作也未受污染的土壤，岩石风化每年输入每平方米土壤的锰为26毫克；降雨和降尘输入土壤的锰为0.8毫克，从土壤输往生物同从腐烂的枯枝叶输入土壤的锰，数量相当，为400毫克；淋溶从土壤输出约 2毫克；对于有中等污染而又耕作过的土壤来说，岩石风化输入的锰，数量不变，降水和降尘输入的锰增为20毫克，通过肥料输入的锰为5毫克，从土壤输往作物的锰为 5～60毫克。由此可以看出，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1。

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500微克/立方米，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0.043微克/立方米，北美为0.15微克/立方米，日本为0.08～0.6微克/立方米，意大利的米兰为1.3微克/立方米，北半球海洋上空为 0.0079微克/立方米，南半球海洋上空为0.00024微克/立方米，南极洲为0.00001微克/立方米。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15毫克/升,对鲤鱼为600毫克/升。锰对丝鱼的致死浓度为40毫克/升，对溞类为50毫克/升。但低浓度的锰会影响水的色、臭、味性状。锰浓度为0.15毫克/升时，水出现浑浊；锰浓度为0.5毫克/升时,水有金属味；氯化锰浓度为1.0毫克/升和硫酸锰浓度为4毫克/升时，水便有感觉出味强度为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0.01毫克/升；透明胶和粘胶制品生产用水为0.02毫克/升；高级纸张生产用水为0.05毫克/升；啤酒酿造、木质纸浆、牛皮纸、漂白纸和主要纺织工业用水为0.10毫克/升；若干种食品工业用水为0.2毫克/升。地面水中锰的含量不高，为0.02～130微克/升，平均为8微克/升。主要由地下水补给的河流的水和湖泊底部的湖水，由于缺氧而还原性增强，二氧化锰还原为易溶解的二价锰。在二价锰重新被空气氧化而生成水合氧化锰沉淀以前，水体中锰含量可达到100微克/升，甚至更高。水合氧化锰难溶于水，有很强的吸附能力，可以吸附许多痕量金属或有机物。水合氧化锰的溶解度随水的pH值的降低而升高，例如酸性矿水中锰含量可高达每升几十毫克。海洋中溶解的锰在0.03～21微克/升之间，平均为0.2微克/升。锰的化学形态主要为Mn2+、MnCl+离子。锰在水底沉积物中的浓度因沉积物类型而异，例如海洋粘土含锰平均为6700ppm,而碳酸盐类的水底沉积物中为1000ppm1。

环境标准中国规定生活饮用水中锰的含量不得超过0.1毫克/升,居住区大气中锰的最高容许浓度为日平均0.01毫克/立方米,车间空气中二氧化锰最高容许浓度为0.2毫克/立方米。

本词条内容贡献者为:

黄头生 - 副教授 - 华北电力大学