背景及概述[1]
锰化学符号Mn，原子序数25。有α、β、γ、δ四种同素异构体。自然界以锰矿石(氧化锰、碳酸锰、硅酸锰)存在，海底有由锰堆积成的锰结核。自然含量：地壳1300ppm，土壤200～3000ppm，海水1.7～5.0ppb，河水180ppb，植物叶10～100ppm，糙米20～30ppm，城市大气0.01～0.05μg/m3。
锰用于铁合金、特种钢、干电池及作化学试剂等。锰对水质污染与铁相似，影响感观性状和工业使用，如浓度为0.1～0.3ppm，则有色、有臭味，0.15ppm时沾污洗涤的衣物，但对淡水水生生物毒性较小，大多数的生物致死量在50ppm以上。锰被海底生物群所富集，是否产生危害尚待研究。用含锰0.5～10ppm的废水灌溉pH小于6.0的酸性土壤时，对多数作物产生伤害。职业接触粉尘的工人有锰中毒的发现，其症状是帕金森症(俗称锰性颠狂症)、化学性肺炎、肺和肝硬化等。对症治疗一是停止暴露，二是口服Ca-EDTA或L-DOPA。对动物，锰中毒也引起肺对细菌和病毒的易感性。锰是人体和生物的必需元素，是某些酶的组成成分，生化反应的催化剂，对骨骼的正常发育有重要意义。可预防家兔动脉粥样硬化。缺锰动物产生软骨障碍。碱性土壤可能缺乏有效锰而使植物失绿。最高容许浓度：作业环境空气中锰及其化合物我国规定为0.03mg/m3(一次)，0.01mg/m3(日平均)(均换算成MnO2)，美国、日本、民主德国、联邦德国均为5mg/m3，苏联为0.3mg/m3(均以Mn计);大气质量标准中苏联、南斯拉夫、保加利亚、民主德国规定为0.01mg/m3(24小时平均);生活饮用水我国规定不超过0.1mg/L。
应用研究[2-3]
报道一、
祝家祺等人采用JMatPro软件模拟碳、锰、硅主要合金元素含量(质量分数)的改变对试验钢连续冷却转变曲线和贝氏体等温转变曲线的影响;通过小炉冶炼钢试验,研究锰含量分别为1.5%,1.7%,2.0%和2.2%时对贝氏体车轮钢的组织和力学性能的影响,并与锰含量为2.0%的实物贝氏体车轮进行对比验证。结果表明:锰对抑制高温相变、降低贝氏体转变温度和提高车轮钢的淬透性有显著作用;锰含量高于2.0%时,贝氏体车轮钢自高温空冷过程中可以避免先共析铁素体的出现,且韧性大幅提升;随着锰含量的提高,部分贝氏体组织由粒状贝氏体变为板条贝氏体,强度增大;贝氏体车轮钢理想的锰含量为2.0%左右,实物贝氏体车轮轮辋冷速较慢的芯部未出现先共析铁素体,综合力学性能良好且显著优于现有ER8珠光体车轮,具备一定的实际应用前景。
报道二、
山东农业大学陈晓阳研究了3月龄到出栏屠宰生长獭兔饲粮锰适宜添加量,以及锰对生长獭兔生长性能、毛皮品质、消化代谢、血清生化指标、脂质代谢和骨骼发育的影响。本试验选用身体体质状况接近的3月龄獭兔200只,随机分为A、B、C、D、E五组,每组40个重复,分别饲喂锰添加水平0、5、10、20、40 mg/kg锰(以硫酸锰的形式)的试验饲粮。预试期7 d,正试期29 d,饲养结束前7天每组选取8只转入代谢笼,进行代谢试验。试验结果如下:(1)饲粮锰添加水平对生长獭兔的平均日采食量(ADFI)和末期体重(FBW)没有任何影响(P>0.05),对平均日增重(ADG)和料重比(F/G)有显著的影响(P<0.05),当饲粮锰添加水平为20 mg/kg时,獭兔的平均日增重(ADG)达到值;当饲粮锰添加水平为40 mg/kg时,獭兔料重比(F/G)达到最小值。饲料中添加锰之后,与对照组相比獭兔的屠宰性能和毛皮的影响不显著(P>0.05)。饲粮锰添加水平可以提高生长獭兔的骨骼硬度(P<0.05),并且在饲粮锰添加水平为20 mg/kg时达到值。饲粮锰添加水平对獭兔的胸腺指数有显著的影响(P<0.05),显著提高了其数值。饲粮锰添加水平显著提高了血清中IGM含量,同时显著抑制了血清中的IGA的含量(P<0.05)。饲粮锰添加水平对尿氮、沉积氮、氮利用率和氮生物学效价显著影响(P<0.05),且当饲粮中锰的添加量为20 mg/kg时,尿氮达到最小值,而沉积氮、氮利用率和生物氮效价取得值。饲粮锰添加水平对干物质、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、钙和磷的表观消化率都没有影响(P>0.05),饲粮锰添加水平对锰的表观消化率有显著影响(P<0.05),随着饲粮锰添加量的增加,锰的表观消化率先降低后升高,在饲粮中锰的添加量为20 mg/kg时达到值。(2)根据以上试验指标,我们选取了饲粮锰的添加水平为0 mg/kg的试验组作为对照组,饲粮添加水平为20 mg/kg的试验组为锰处理组,由此探讨锰对生长獭兔脂肪代谢的影响机制。锰处理组显著降低了生长獭兔肩胛和胃周脂肪的重量(P<0.05)。与对照组相比,锰处理组显著降低了獭兔血清中甘油三酯的水平(P<0.05)。锰处理组显著降低了脂肪组织FAS和ACC基因基因表达量,同时提高了CPT1基因的表达量(P<0.05)。锰处理组还可以显著提高肝脏组织PPARα和PPARγ基因的表达量(P<0.05)。综上指标所述,饲粮中添加锰可以促进脂肪氧化分解,抑制脂肪合成从而减少獭兔的脂肪沉积。(3)饲粮锰添加水平可以显著提高骨骼的硬度,在饲粮中锰的添加量为20 mg/kg时达到值(P<0.05)。饲粮锰添加水平可以提高骨骼组织中OPG基因的表达量,并且随着饲粮中锰添加量的增加RANKL/OPG显著降低(P<0.05)。综合以上试验结果,3月龄到出栏屠宰生长獭兔饲粮适宜的锰添加水平为20 mg/kg(该组饲粮中的锰的实测值为33.19 mg/kg)。
参考文献
[1]环境科学大辞典
[2]祝家祺,谭谆礼,高博,张斌,张弘,张明如,白秉哲,翁宇庆.锰对贝氏体车轮钢组织和力学性能的影响[J].中国铁道科学,2020,41(04):91-98.
[3]陈晓阳. 饲粮锰水平对生长獭兔生产性能、脂肪代谢及骨骼发育的影响[D].山东农业大学,2020.