Stručná charakteristika
Mangan (Mn) je stříbrošedý kov velmi podobný železu. V zemské kůře je Mn 12 nejrozšířenějším prvkem. Přirozeně se vyskytuje v řadě sloučeninách, tou nejběžnější je pyroluzit (MnO2). Mn nachází široké uplatnění především v ocelářství; při výrobě na sebe váže síru a kyslík, prvky pro kvalitní ocel nevhodné. Druhou nejrozšířenější aplikací Mn je výroba hliníkových slitin, dále pak slitin s mědí, hořčíkem, nebo antimonem. Mn se taktéž používá ve sklářství, či keramice. Mn je v malém množství přirozenou součástí všech složek životního prostředí. Mezi antropogenní zdroje Mn patří především metalurgický průmysl, jeho zdrojem mohou být i uhelné elektrárny a nevhodné zacházení s odpady (staré galvanické články). Koloběh Mn je úzce spjat s koloběhem železa. Mn podléhá chemické i biochemické oxidaci. Největší množství Mn se nachází v půdě. Mn je pro živé organizmy nezbytným (esenciálním) prvkem, v nadměrném množství je ale toxický. Mn je důležitým prvkem krvetvorby, je součástí metabolismu cholesterolu, podílí se i na správném vývoji pojivových tkání. Při nadměrném příjmu (především s potravou/vdechování prachu) dochází k rozvoji manganizmu, poruchám centrální nervové soustavy ne nepodobným Parkinsonově chorobě. Akutní toxicita Mn je relativně nízká a vyznačuje se především nervovými poruchami, poškozením jater, ledviny, popsán je i vliv na krvetvorbu.
Podrobná charakteristika
Mangan (Mn) je v přírodě se běžně vyskytujícím kovem stříbrošedé barvy, je pevný v tahu ale na druhou stranu velmi křehký. Mn je těžko tavitelný, ale snadno podléhá oxidaci. Ve formě prášku je na vzduchu hořlavý. Mn reaguje s vodou (rezne obdobně jako železo) i s ředěnými kyselinami. V zemské kůře je Mn 12 nejrozšířenějším prvkem. Vyskytuje se ve formě sloučenin Mn2+, Mn4+ a méně často také Mn3+, tou nejběžnější je pyroluzit (MnO2).
Jako pigment je Mg lidstvu znám v podstatě již od Pravěku. Pyroluzit byl objeven jako složka řady jeskynních kreseb, ve Starověku nalezl Mn uplatnění také jako barvivo při výrobě skla. V současnosti je převážná část světové produkce Mn spotřebována na výrobu oceli. Mn je klíčovým prvkem v tvorbě relativně levných nerezových sloučenin. Přítomnost Mn v oceli v rozmezí 8 až 12% činí tuto sloučeninu vysoce odolnou v tahu. Dalším důležitým uplatněním Mn je jeho použití ve slitinách s hliníkem, ve kterých Mn zlepšuje odolnosti proti galvanické korozi. Dále se pak Mn využívá ve slitinách s mědí, hořčíkem, nebo antimonem. Nejstarší komerčně vyráběný elektrický galvanický článek (baterie) se skládal ze zinkové katody a anody, kterou tvořil grafitový váleček umístěný v pastě s vysokým obsahem oxidu manganičitého (burelu) MnO2. V současnosti jsou tyto baterie nahrazovány články s lepšími výkonnostními i bezpečnostními parametry. Více informací o sloučeninách manganu či jeho využití najdete v profilu tohoto kovu na Wikipedii (http://cs.wikipedia.org/wiki/Mangan)
Největší a nejrentabilnější zásoby Mn se nacházejí na území Jihoafrické republiky. Z hlediska světové produkce byl tento stát spolu s USA a Čínou na čelní pozici. V roce 2013 bylo vytěženo na 17 milionů tun Mn.
Účinky na zdraví lidí a zvířat
Mangan patří mezi těžké kovy, které člověk do jisté míry potřebuje, ale, jak se říká, všeho moc škodí. V lidském těle je mangan přítomen v koncentraci kolem 0,65 mg/kg. Je prvkem důležitým pro krvetvorbu a podílí se na správném vývoji mezibuněčné hmoty, kostí a chrupavek. Pomáhá také hlídat hladinu cholesterolu v krvi. Mangan rovněž ovlivňuje růst lidského plodu, vývoj jeho orgánů a správnou funkci vnitřního ucha důležitého pro udržování rovnováhy.
V údajích o příjmu manganu potravou se značně různí. Zatímco některé zdroje uvádějí rozmezí 2 – 9 mg, Bencko et al. (1984) udávají 5 – 100 mg z pitné vody, 2 – 8 mg z potravy a 0,5 – 2 mg z ovzduší. Minimální dávka potřebná pro zdravý vývoj organismu je podle nich 2 – 3 mg/den (Wikipedia uvádí 20 – 30 mg/den).
Naopak přebytek manganu v potravě působí negativně především na nervovou soustavu a působí potíže podobné projevům Parkinsonovy nemoci. Dlouhodobá expozice vysokými dávkami manganu může podle některých údajů zapříčinit vznik Parkinsonovy nemoci.
Akutní toxicita sloučenin manganu je obecně nízká a projevuje se účinky na centrální nervovou soustavu, krvetvorbu, ledviny a játra. Po inhalaci prachu MnO2 nebo FeMn dochází u exponovaných lidí k zánětům plic. Dlouhé vdechování prachu s obsahem manganu vyvolává onemocnění podobné silikóze.
Akutní otrava hrozí při požití manganistanu draselného (KMnO4). Vyvolává poleptání zažívacího traktu, zánět ledvin až smrt. Letální dávka je 5 – 10 g. Jeho prach dráždí dýchací cesty.
Elementární mangan či jeho sloučeniny mohou při dlouhodobé expozici vyvolat chronickou otravu manganem, závažné onemocnění nazývané manganismus. Objevuje se po několika měsících až 20 letech expozice. Choroba se projevuje především v neuropsychických či neurologických poruchách (nechutenství, ospalost, neklid, sexuální poruchy, špatná nálada, agresivita apod.). Později se pak křečovité pohyby, strnulost výrazu obličeje, nesrozumitelnost řeči, třes, poruchy zraku, slinění, svědění kůže, poškození ledvin, zvýšení funkce štítné žlázy a jiné.
Těžké otravy sloučeninami manganu se váží k prostředí dolů a úpraven manganových rud a dále také k závodům na výrobu slitin s manganem či k výrobě suchých galvanických článků.
Výskyt v životním prostředí
Zdroji manganu v životním prostředí jsou jak jeho rudy, tak produkty lidské činnosti, konkrétně odpady z výroby manganu, feromanganu a jiné metalurgické odpady, vyřazené suché galvanické články. Informací o jeho druhotném využití je málo a zdá se tedy, že recyklaci tohoto kovu není věnována náležitá pozornost, a to nejen v ČR, ale celosvětově.
Pozaďové hodnoty manganu v ovzduší se pohybují na úrovni 6.10-9 mg/m3. V blízkosti sléváren to může být až 3.10-4 mg/m3. V pracovním prostředí jsou jeho koncentrace řádově vyšší a dosahují až desítek mg/m3.
V potravinách se obsah Mn pohybuje v rozmezí desetin a desítek (výjimečně i stovkách) mg/kg. Průměrný obsah v živé hmotě suchozemských rostlin se udává na úrovni 30 mg/kg.
Limity pro vodu
Podzemní voda:
320 μg/l - hodnota indikátoru znečištění dle Věstníku MŽP ročník XIV - leden 2014 - částka 1.
Limity pro půdu
Hodnoty indikátorů znečištění pro zeminy podle Metodického pokynu MŽP ČR (Věstník MŽP ročník XIV - leden 2014 - částka 1).
Průmyslové plochy: 23 000 mg/kg sušiny, ostatní plochy: 1 800 mg/kg sušiny.
Vysvětlivky
*Indikátory znečištění nenahrazují stanovené limitní koncentrace ostatních legislativních předpisů a v případech, kdy jsou tyto legislativní předpisy aplikovány, není použití indikátorů znečištění doporučeno.
Smyslem indikátorů znečištění je indikace míst s přítomností chemických látek vyžadující další zkoumání a hodnocení, zda výskyt škodliviny nereprezentuje riziko pro lidské zdraví. Obecně platí, že v místech, kde jsou koncentrace chemických látek nižší než hodnoty indikátorů, není další zkoumání vyžadováno.
Toto pravidlo neplatí pro: 1) významné plošně zvýšené koncentrace hodnocené chemické látky, které nepřekračují hodnotu indikátoru znečištění, 2) případy překročení příslušných legislativních ukazatelů (i když nebyla překročena hodnota indikátoru znečištění, 3) případy významného rizika nepříznivého vlivu na ekosystémy. V případech, kdy je prioritou ochrana ekosystému, je kromě indikátorů znečištění možné aplikovat jiné indikační hodnoty relevantní pro hodnocení ekologických rizik.
Literatura
1) Bencko, V., et al. (1984). Toxické kovy v pracovním a životním prostředí člověka. Praha, Avicenum.
2) Trebichavský, J., D. Havrdová, et al. (1998). Škodliviny I. Toxické kovy. Kutná Hora, NSO.
Odkazy
1) http://cs.wikipedia.org/wiki/Mangan
2) http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2014/mcs2014.pdf
