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锰、玻璃和人

发布时间:2009-08-27

  ——从腰板硬朗的秘决说起

  宇宙飞行员和中老年人的骨骼组织往往变得很脆弱,稍不留神就会骨折。为预防骨折,许多人喜欢食乳制品,可是,要想保持骨骼坚固,千万不可忽视锰的摄取。这是加利福尼亚大学的生物学家苏尔特曼等人发出的忠告。

  他们在调研容易骨折、关节脆弱的运动员的血液时发现,其锰含量为零,锌和铜的含量也只有普通人的一半,原因很可能是严格的素食造成的。

  苏尔特曼将碾碎的骨粉埋入老鼠皮下,然后持续给予锰含量不同的食铒,过一段时间后,粉末就被骨和软骨所复盖,粉末周围能观察到造骨的细胞和分解骨的细胞。但是,在使用去除锰的食铒喂养的老鼠中,分解骨的细胞活性高,生长的骨减少。

  那经常使用的含锰片剂、其骨骼是否就能变得结实些呢?事情远非想像的那么简单,因为其他食物中妨碍锰吸取的物质很多。乳制品中的钙和茶叶中的鞣酸这一作用最为明显,瘦肉却有助于锰的吸取。

  从苏尔特曼的研究结果似乎可以得出,中老年人若要腰板硬朗,不可偏食,适当多吃些瘦肉。

  锰是周期表第VII族元素,它是由瑞典化学家、氯气的发现者。社勒于1774年从软锰矿中发现的,这种软锰矿通称为“Manganese”,他就用这个名字作为新元素的名字,即“锰”。锰是银白色金属,性坚而脆。锰中如含少量杂质如碳、硅,便变得非常坚硬。锰的比重7.2,熔点1244℃比铁低。锰的机械强度不如钢铁,但价格却比钢铁贵得多,所以人们几乎不生产金属锰,而大量生产钢铁。

  锰最重要的应用是制造合金:锰钢。如果在钢中仅加入3.5%的锰,则所制得的低锰钢脆得简直像玻璃那样,一敲就碎。然而,当添加量超过13%时制成的高锰钢,就变得既坚硬又富有韧性。高锰钢加热到淡橙色时,变成十分柔软,容易进行机械加工,而且它没有磁性,不会被磁铁所吸引,大家可以用锰钢来制造推土机、掘土机的产斗以及滚珠轴承等耐磨构件,还有铁轨、桥梁等。例如上海学问广场屋顶的网架结构,就是用上千根锰钢管焊接而成,在纵向76米、横向138米的扇形大厅内,中间没有用一根柱子。可见,用锰钢作为结构件非常坚实,且用料比其他钢材少,平均每平方米的屋顶只用45公斤锰钢。1973年建造的上海体育馆,也同样采用锰钢作为网架屋顶的结构材料。

  锰的重要化合物是二氧化锰,自然界天然的二氧化锰便是软锰矿。干电池中的那些黑色粉末便是二氧化锰。它能催化油类的氧化作用,如在油漆中加一点,可以加速油漆的干燥速度。在玻璃工业中,它既可作着色剂,又可作脱色剂。因为锰是过渡金属元素,在玻璃中以离子状态存在,其4d电子在可见光的激发下进入较高能态,因而吸取能量,即吸取一部分光波,该吸取能量等于4d电子的激发态与基态之间的能量差。选择吸取的结果使玻璃显色,称为离子着色。鉴于二氧化锰本身是着色剂,但它产生与绿色或黄绿色的互补色,所以它又有起到物理脱色剂的作用。

  在低熔玻璃方面,供应彩色显像管封接用的玻璃粉中,有些用户为了增加黑屏显示的效果,在玻璃粉制成后,再添加适量的二氧化锰使之均匀混合,这样,屏锥间的封接玻璃呈黑色。

  自从1931年首次发现锰为人体必需的微量元素以来,对锰的功能研究不断深入。成人体内的锰含量约为12mg,以肝、骨及垂体中含量较高,正常血浆中锰的浓度为2.5mg/L。它与骨骼的健康发育有很大关系:经常发生骨折的病人,其血液中没有微量元素锰,结果证实,缺锰是导致骨质疏松和易发性骨折的主要原因。锰还可以促进钙的吸取和利用,所以治疗骨质疏松症及防治骨折时,不但要补钙,还要注意体内锰的摄入量。

  世界卫生组织认为,锰对心血管系统是极为有益的微量元素,尤其对维护心肌细胞线粒体的功能起着极为重要的作用。临床试验发现,锰能改善动脉粥样硬化及脂质代谢,还能增加强心甙类药物治疗充血性心力衰竭的功能。

  锰对内分泌有较大影响。对动物试验发现,缺乏锰的饲料,动物胰腺发育不全,使胰岛细胞明显减少,葡萄糖的利用率大为降低。人体缺锰同样会降低胰岛素的分泌,使葡萄糖不能转变成糖源贮存于肌肉及肝脏内,所以糖尿病患者的发病与锰元素密切相关。此外,锰对神经系统也影响颇大:精神分裂症病人体内锰含量比正常人低得多,铁和铅含量又比正常人高得多。缺锰还会引起大脑多巴胺的代谢紊乱,导致帕金森氏病的发生。

  美国规定成人每天锰的摄入量为2mg。值得注意的是,哈医大经十年悉心研究指出:我国的克山病与锰含量过高有关,这是因为富锰能促进体内硒的排泄,从而引发与硒有关的代谢偏离,导致心肌损伤。上海环保所调查得出,长兴岛为何人长寿?奥妙在于当地水、土、稻谷乃至人的头发中锰含量高,而铜、镍含量低。80-90岁老人中,近一半具有劳动能力,90岁以上长寿老人中,也有10%具有劳动能力。

马英仁

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