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Sur cette page : Le Manganèse en céramique (Par Smart.Conseil), Le Manganèse et ses composés inorganiques / TOXICOLOGIE (par E. Bastarache)
 
 
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LE MANGANÈSE en CÉRAMIQUE

Par Smart2000
 
 
 
 
 
 

 

 
Généralités :
 
Manganèse : symbole chimique Mn, masse atomique 54.938, nombre atomique 25.
  
 
Dioxyde de Manganèse : MnO2
(on dit aussi bioxyde de manganèse)
Masse molaire : 86.94 g/mol
Classé : Xn (Nocif)
 
L'étiquetage du manganèse et de ses composés selon la législation française et les recommandations de la C.E.E. peut indiquer les symboles de phrases de risques suivants :
 
Phrases de risque : R 20/22 (Nocif par inhalation et par ingestion)
Conseils de prudence : S 25 (Éviter le contact avec les yeux)
Numero CAS : 1313-13-9 (CAS : Chemical Abstracts Service)
Numero EINECS (CEE) : 215-202-6 (EINECS : Inventaire Européen des produits chimiques commercialisés)
 
Le dioxyde de manganèse, MnO2, est le composé le plus courant dans la nature sous la forme du minerai appelé "Pyrolusite" de variété cristalline ß (structure tétragonale) et de densité 5.026. Réduit sous forme de poudre, sa couleur est noire. Ce minerai est exploité en Russie, en Inde, dans la côte de l'or, en Afrique du sud et en plusieurs endroits des États-Unis (Tennessee, Virginie, Montana).
 
On trouve également MnO2 sous les formes naturelles suivantes :
- Polianite (structure quadratique)
- Psilomélane (MnO2 combiné partiellement avec MnO, BaO, ...)
 
MnO2 est insoluble dans l'eau.
 
En Céramique :
 
Sous l'effet de la chaleur MnO2 se décompose vers :
- 535°C en dégageant de l'oxygène avec formation de Mn2O3 (sesquioxyde de manganèse).
- 930°C en dégageant de l'oxygène avec formation de Mn3O4
- 1080°C en dégageant de l'oxygène avec formation de MnO stable
 
Ce composé a un pouvoir oxydant important et on le retrouve sous forme MnO stable dans les produits céramiques portés en température au delà de 1080°C (MnO résulte dans les mêmes conditions de l'utilisation initiale de MnO ou Mn2O3). Il produit donc un fort dégagement gazeux néfaste pour les glaçures (bullage important avant et pendant le nappage) d'où la nécessité, souvent, de calciner MnO2 pour le transformer en MnO avant de l'introduire dans une composition d'émail.
 
On introduit MnO sous forme de bioxyde (pyrolusite) contenant aussi de la manganite (MnO.OH, hydroxyde de manganèse) et des terres manganifères dans les engobes pour terres cuites (tuiles), la coloration obtenue allant du brun au noir, selon la concentration. Associé à de l'oxyde de fer on obtient des teintes brun-rouge.
 
Le manganèse est utilisé pour produire des pigments :
Noir : Mn associé au fer, au chrome et au cobalt
Gris : Mn associé au fer, au chrome, au cobalt et à l'étain
Rose : Mn associé à l'aluminium et au phosphore
 
MnO colore généralement les glaçures feldspathiques en brun. Il colore plus particulièrement les glaçures plombeuses avec ou sans bore en Brun rosé (Associé à l'oxyde de fer il développe un brun foncé) et les glaçure alcalines calco-zincique en violet.
 
Exemples de glaçures :
 
Glaçure brune plombeuse pour cône 08a-07a (Seger) :
 
Minium : 71.8
Kaolin : 5.8
Quartz : 19.4
MnO2 : 1.0
Fe2O3 : 2.0
 
Glaçure noire pour cône 4a (Seger) :
 
Feldspath sodique : 48.7
Quartz : 16.2
Craie : 8.1
MnO2 : 10.7
Dolomie : 16.3
 
Glaçure au manganèse pour cône 9 (Orton) en réduction transmis par Édouard Bastarache :
 
 
CARAMEL C/9R
 
Base Glaçure :
Dolomite 7
Gerstley Borate 12
Talc 15
Feldspath G-200 41
Kaolin 5
Silice 20
Total 100
 
Colorants :
Ilmenite 1.5
Bioxyde de manganèse 2

 
Cette glaçure est réalisée à partir des composants disponibles en Amérique du nord, le feldspath G-200 peut être substitué par un feldspath potassique Européen (Orthose). Pour le fameux Gerstley Borate l'affaire est plus compliquée, d'ailleurs un article sera prochainement consacré à la substitution de cette matière.
 
La formule du Gerstley Borate peut être considérée comme suit en pourcentages massiques :
 
CaO : 25.30 %
MgO : 4.85 %
Na2O : 4.00 %
K2O : 0.56 %
MnO : 0.03 %
Al2O3 : 1.68 %
Fe2O3 : 0.50 %
SiO2 : 15.00 %
TiO2 : 0.08 %
B2O3 : 22.00 %
P2O5 : 0.08 %
Perte au feu : 25.9 %
 
 
 
 

 

 

 

 
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MANGANÈSE et COMPOSÉS / Toxicologie

(par Edouard Bastarache)
 
 

 

 
 
Composés :
 
Les composés du manganèse employés par les potiers sont de nature inorganique, comme le bioxyde, l'oxyde et le carbonate.
 
Utilisations :
 
La métallurgie consomme la majorité du manganèse inorganique, dont environ 90% est utilisé par les acieries.
Les scories provenant des anciens convertisseurs, comme dans le procédé Thomas, peuvent être utilisés comme engrais.
Certaines opérations de soudage nécessitent l'emploi d'électrodes dont l'enrobage ou l 'alliage constitutif contient du manganèse.
L'industrie chimique utilise le manganèse comme catalyseur. Les permaganates sont de puissants oxydants.
Le manganèse a aussi différentes autres utilisations:
- Comme colorant
- Dans la fabrication de piles sèches
- Dans la fabrication de pesticides(Manèbe)
- Comme additifs alimentaires pour le bétail
- Dans la composition des engrais
- Dans les produits pharmaceutiques
- Comme siccatifs pour peintures
- Dans les produits de conservation du bois
- Dans le traitement du cuir
 
Le manganèse est un des minéraux essentiels pour l'humain et les animaux. Il est nécessaire pour la formation d'os normal. Il a été estimé qu'un homme normal de 70 kgs a un total de 12mg de manganèse dans le corps.
 
Exposition :
 
Les composés inorganiques ne pénètrent pas dans l'organisme par l'intermédiaire de la peau comme certains composés organiques, tel certains tricarbonyls.
L'inhalation de poussières ou de fumées est la voie principale d'entrée du manganèse lors de l'intoxication professionnelle. Les grosses particules, également inhalées, sont ingérées après leur élimination par le système muco-ciliaire du poumon.
L'absorption gastro-intestinale est généralement basse (5%). Très peu d'intoxications se sont produites après ingestion.
 
Intoxication aigue :
 
1 - Fièvre des fondeurs :
L'inhalation de fumées d'oxyde de manganèse peut engendrer un syndrome pseudogrippal similaire à celui de la " fièvre des fondeurs " dont le traitement est symptomatique.
 
2 - Pneumonie chimique :
En cas d'exposition intense aux fumées ou poussières de divers sels de manganèse, il peut survenir une"pneumonie chimique sévère".
 
3 - L'intoxication aigue par ingestion :
L'intoxication aigue par voie orale survient rarement et elle résulte de l'ingestion accidentelle ou volontaire d'un sel de manganèse(comme des comprimées de permaganate de potassium), cette dernière substance cause une brûlure massive des voies digestives, un œdème des voies respiratoires supérieures et un collapsus circulatoire.
 
 
Intoxication chronique :
 
Le principal organe cible du manganèse est le système nerveux central, en particulier le système extra-pyramidal; le poumon peut également être lésé en cas d'exposition chronique au manganèse.
 
1-Système nerveux central :
Les symptômes neurologiques sont provoqués par l'inhalation de fumées et/ou poussières de manganèse.
Le système extra-pyramidal constitue la cible principale du manganèse.
L'exposition à des concentrations importantes de poussières ou de fumées, pour aussi peu que trois mois, peut produire la maladie, mais habituellement les cas peuvent se développer après 1-3 ans d'exposition. Dans les mines de manganèse, où les cas se sont surtout produit, la maladie est apparue après 10- à 20 ans d'exposition.
Les symptômes peuvent simuler le parkinsonisme, la paralysie bulbaire progressive, la sclérose en plaques, la sclérose latérale amyotrophique et la dégénérescence lenticulaire progressive (Maladie de Wilson).
 
La meilleure façon de diagnostiquer à un stade précoce l'intoxication chronique par le manganèse est l'examen neurologique.
Un questionnaire normalisé de symptômes neurologiques est utile.
 
Voici, entre autres, certains symptômes qu'il faut rechercher dans l'intoxication chronique au manganèse:
- nervosité
- irritabilité
- perte de mémoire
- fatigue
- insomnie
- faiblesse musculaire
- douleur musculaire
- tremblements des extrémités, surtout intentionnels
- raideur des membres
- difficulté aux mouvements fins
- bégaiement
- voix rauque
- troubles urinaires
- impotence.
 
À l'examen physique votre médecin doit rechercher les signes cliniques d'un syndrome extra-pyramidal à ses débuts.
 
2 -Voies respiratoires :
Le tissu pulmonaire ne semble pas constituer la cible critique du manganèse lors de l'exposition chronique.
Par contre, diverses manifestations respiratoires (bronchite aigue et chronique, pneumonie, modifications fonctionnelles sous forme de syndrome obstructif) ont été observées parmi les travailleurs exposés chroniquement au manganèse à des niveaux supérieurs à ceux qui causent de légères perturbations neurologiques chez certains d'entre eux.
 
Reproduction :
 
Le manganèse pourrait perturber la libido selon certaines études.
Il a été indiqué qu'une perte de la libido et une impuissance, parfois précédées d'une phase d'hypersexualité, ont été observées chez des sujets souffrant de manganisme.
 
Il y des rapports contradictoires quant à l'effet du manganèse sur la reproduction ; cependant, certaines études ont démontré une réduction du nombre d'enfants engendrés par certains travailleurs masculins pendant la période où ils étaient exposés au manganèse.
En Russie, il y a eu un excès d'avortements spontanés chez les épouses de travailleurs employés dans des usines de traitement du manganèse.
 
Tératogénèse :
 
On n'a pas rapporté d'action tératogène du manganèse chez l'homme.
 
Mutagénèse et cancérogénèse :
 
L'ion manganèse n' a pas occasionné de modification de l'ADN chez les mammifères.
Il n'existe dans la littérature aucune indication suggérant que le manganèse exerce une action cancérogène chez l'homme.En fait, les études expérimentales plaident plutôt contre une telle association.
 
Évaluation de l'exposition :
 
La chose importante est votre exposition au manganèse inorganique, qui peut varier beaucoup selon que vous êtes un ouvrier d'une usine de poterie, un professeur, un artisan/artiste-potier à temps plein ou encore à temps partiel.
La quantité de manganèse utilisée sur une période donnée dans les argiles et les émaux/glaçures/lustres est capitale pour évaluer votre exposition de façon non-paramétrique, i.e. sans l'aide de personnes spécialisées en la matière.
À l'état humide, comme dans les argiles les émaux/glaçures/lustres déjà préparées, ces composés sont certainement beaucoup moins dangereux que comme poussières.
Les usines de poterie peuvent financièrement procéder à la surveillance de l'exposition des travailleurs au manganèse mais ce n'est pas la même chose les artistes et les artisans.
 
La valeur limite d'exposition pour les poussières de manganèse métal et ses dérivés inorganiques actuellement proposée par l'ACGIH s'élève à 0.2 mg/m3.
 
Prévention :
 
Il est très important de garder votre atelier propre; pour ce faire vous pouvez, entre autres, utiliser un procédé à l'humide, ou encore un système d'aspiration dont l'air d'échappement est acheminé à l'extérieur. Le fait d'éviter tout processus produisant inutilement de la poussière est également important.
À cela on peut ajouter le travail en vase clos et l'amélioration de la ventilation générale.
Le port d'un masque à poussière approuvé pour ce genre de risque est aussi recommendé lorsque le niveau d'exposition semble dangereux.
 
Surveillance médicale :
 
Souventes fois le seul indice qui puisse aider à poser le diagnostic est l'histoire d'une exposition au manganèse
 
1-Examen d'embauche :
Il a pour objectif de rechercher la présence d'une atteinte neurologique et/ou pulmonaire susceptible d'être aggravée par une exposition au manganèse et qui servira d'élément de référence permettant de mieux interpréter les résultats des examens périodiques.
Voici les éléments suggérés :
1-Anamnèse et examen clinique complets,
2-Bilan neurologique,
3-Spirométrie,
4-Quelques tests psychomoteurs(par exemple l'évaluation de l'intensité du tremblement des extrémités et du temps de réaction),
5-Dosage du manganèse sanguin et urinaire.
 
2-Examen périodique :
Sa fréquence dépend de l'intensité de l'exposition et de la législation en vigueur Il consiste à rechercher, si possible à l'aide d'un questionnaire bien standardisé, les plaintes précoces d'atteinte neuropsychologique et pulmonaire, à répéter les examens pratiqués à l'embauchage et à les comparer avec ces derniers afin de détecter tout risque d'imprégnation excessive.
Il importe de pratiquer cette comparaison non seulement à l'échelle individuelle mais aussi à l'échelle du groupe de travailleurs.
Selon Perrine Hoet et Vincent Haufroid, il n’y aurait pas d’Indice Biologique d’Exposition fiable pour l’exposition au manganèse ( Encyclopédie Médico-Chirurgicale; Toxicologie-Pathologie Professionnelle, Paris, 2003).
 
Les niveaux urinaires du manganèse peuvent être indicatifs des expositions récentes, jours ou semaines.
La charge tissulaire et les concentrations sériques en manganèse ne corrèlent pas avec la symptomatologie, et les symptômes peuvent se rencontrer et progresser même après que l'excès de métal ait été éliminé des tissus. Par conséquent les niveaux sériques, du sang entier, et urinaires du manganèse peuvent être normaux dans l'intoxication aiguë ou chronique et ne peuvent pas être employés pour prévoir la sévérité ou la progression future de la maladie.
Ceci contraste avec l'encéphalopathie saturnine(plomb).
 
Parmi des ouvriers maintenus hors de leur travail sur une base provisoire, et loin de l'exposition au bioxyde de manganèse, on a observé une bonne corrélation entre les niveaux urinaires et sanguins, et l'index d'exposition cumulée sur une base individuelle (Lucchini et al.).
Une corrélation a été également trouvée entre ces tests et différents tests neuro-comportementaux.
 
Tanaka & Lieben ont observé une corrélation entre l'excrétion urinaire et l'intensité de l'exposition et des auteurs japonais ont suggéré qu'un taux de manganèse supérieur à 40-50 microgrammes/L. correspond à une exposition où des lésions peuvent survenir(Horiuchi & al.)
 
 
3-Synthèse de la Surveillance de Laboratoire :
 
Tests de Laboratoires et Diagnostics dans l'Intoxication au Manganèse
 
 

Tests de Laboratoire et Diagnostics

Résultats Anormaux

Niveaux urinaires

>10 mg/L. (valeurs normales, 0.6-9.8 mg/L ; jusqu'à 50 mg/L lors de l'exposition professionnelle)

Niveaux dans le sang total

>19 mg/L (valeurs normales, 8.0-18.7 mg/L)

Niveaux sériques

>1.3 mg/L (valeurs normales, 0.3-1.3 mg/L)

Paramètres électroencéphalographiques

Rythmes faibles, de basse amplitude

Tests neuropsychiatriques

Diminution de la mémoire, diminution du temps de réaction, diminution de la coordination motrice

Tomodensitométrie, imagerie par résonnance magnétique

Accumulations de manganèse radiodenses dans les zones affectées, anomalies dans le globus pallidus, le noyau caudé, le putamen

Tomographie par émission de positrons

Scan normal à la fluorodopa
 
Traitement :
 
Dans la phase débutante de l'intoxication, il semble qu'un traitement chélateur à L'EDTA calcique puisse favoriser la régression des manifestations cliniques.
Au stade avancé de l'intoxication ce traitement est inefficace.
Dans ce cas, le traitement est identique à celui de la maladie de Parkinson(lévodopa). L'efficacité du traitement est cependant controversé.
 
  
 
  

 
Edouard Bastarache M.D.
(Médecin du Travail et de l'Environnement)
 
Auteur de « Substitutions de matériaux céramiques complexes »
Tracy, Québec, CANADA
edouardb@colba.net
 
 
Références :
1-Occupational Medicine,Carl Zenz, dernière édition.
2-Occupational & Environmental Medicine, Joseph LaDou, dernière édition.
3-Chemical Hazards of the Workplace,Proctor & Hughes, dernière édition.
4-Industrial Chemical Exposure, Lauwerys & Hoet, dernière édition.
5-Toxicologie Industrielle et Intoxications Professionnelles, Lauwerys R.,1999
6-Encyclopédie Médico-Chirurgicale- Toxicologie-Pathologie Professionnelle - Paris, Lauwerys R, et Roels H., juin 2001.
 
 
 
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MANGANESE in CERAMICS

By Smart2000
(Translated by Edouard Bastarache)
 
 

General information :

 
Manganese : chemical symbol Mn, atomic mass 54.938, atomic number 25.
 
Manganese dioxide : MnO2
Molar mass: 86.94 g/mol
Rated: Xn (Harmful)
 
Labelling of manganese and its compounds, according to the French legislation and recommendations of the E.E.C. can show sentence symbols for the following hazards:
 
Sentence symbols : R 20/22 (Harmful by inhalation and by ingestion)
Caution advice : S 25 (Avoid contact with the eyes)
CAS number: 1313-13-9 (CAS : Chemical Abstracts Service)
Einecs Number(EEC): 215-202-6 (EINECS: European INventory of Existing Commercial Substances)
 
Manganese dioxide, MnO2, is the most prevalent manganese compound in nature in the form of an ore called "Pyrolusite ", of the beta crystal variety (tetragonal structure) and having a density of 5.026. Ground in the form of powder, its color is black. This ore is extracted in Russia, India, the Gold Coast, South Africa and several places in the United States (Tennessee, Virginia, Montana).
 
MnO2 can also be found in the following natural forms:
-Polianite (quadratic structure)
-Psilomelane (MnO2 partially combined with MnO, BaO...)
 
MnO2 is insoluble in water.
 
In ceramics :
 
Under the effect of heat MnO2 breaks down to:
-at 535°C, Mn2O3 (manganese sesquioxide)after releasing oxygen,
-at 930°C, Mn3O4 after releasing oxygen,
-at 1080°C, stable MnO after releasing oxygen.
 
This compound has a significant oxidizing capacity and it is found as stable MnO in ceramic products fired to temperatures higher than 1080°C (MnO results under the same conditions from the initial use of MnO or Mn2O3). It thus produces a strong gaseous emission harmful to glazes (significant blistering before and during healing over),
therefore the necessity, often times, for calcining MnO2 to transform it into MnO before introducing it into a glaze batch.
 
MnO is introduced as dioxide (pyrolusite) containing also manganite (MnO.OH, manganese hydroxide), and as manganese-bearing clays in slips for terra cotta (tiles), the colour obtained varies from brown to black, according to concentrations. In association with iron oxide hues obtained are brown-red.
 
Manganese is used to produce pigments:
Black: Mn associated with iron, chromium and cobalt,
Grey : Mn associated with iron, chromium, cobalt and tin,
Pink : Mn associated with aluminium and phosphorus
 
MnO generally colours feldspathic glazes brown. It more particularly colours lead glazes, with or without boron, pinkish brown (in association with iron oxide it produces dark brown) and calcium-zinc alkaline glazes purple.
 
Examples of glazes :
 
Cone 08a-07a (Seger) lead brown glaze :
 
Minium : 71.8
Kaolin : 5.8
Quartz : 19.4
MnO2 : 1.0
Fe2O3 : 2.0
 
Cone 4a(Seger) black glaze :
 
Soda feldspar : 48.7
Quartz : 16.2
Whiting : 8.1
MnO2 : 10.7
Dolomite : 16.3
 
Cone 9 reduction manganese glaze supplied by Édouard Bastarache :
 
 
CARAMEL C/9R
 
Glaze Base :
Dolomite 7
Gerstley Borate 12
Talc 15
G-200 Feldspar 41
Kaolin 5
Silica 20
Totals 100
 
Colouring materials :
Ilmenite 1.5
Manganese dioxide 2

 
This glaze is made up of components available in North America, G-200 feldspar can be substituted for by an European potassium feldspar (Orthoclase). As for the famous Gerstley Borate it is more complicated, an article will be devoted soon to the substitution for this material.
 
The formula of Gerstley Borate can be considered as follows in mass percentages :
 
CaO : 25.30 %
MgO : 4.85 %
Na2O : 4.00 %
K2O : 0.56 %
MnO : 0.03 %
Al2O3 : 1.68 %
Fe2O3 : 0.50 %
SiO2 : 15.00 %
TiO2 : 0.08 %
B2O3 : 22.00 %
P2O5 : 0.08 %
L.O.I.: 25.9 %
 
 
 
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MANGANESE & inorganic compounds / Toxicology

(by Edouard Bastarache)
 
 
 
 
 
Compounds :
 
Manganese compounds used by potters are inorganic , like manganese dioxide, oxide and manganese carbonate.
 
Uses :
 
Metallic applications account for most manganese consumption, with about 90% used in steelmaking.
Slags coming from old converters, as in the Thomas process in the steel industry, can be used as fertilizers.
Certain welding operations require the use of electrodes whose coating or alloyed core contains manganese.
The chemical industry uses manganese as a catalyst.
Permaganates are powerful oxidizers.
 
Manganese has also different other uses :
 
- As a coloring material
- In the manufacture of dry cells
- In the manufacture of pesticides(Maneb)
- As food additives for livestock
- In the composition of fertilizers
- In pharmaceutical products
- As siccative for paints
- In wood preservatives
- In leather processing
 
Manganese is an essential mineral for humans and animals. It is necessary for normal bone formation. It has been estimated that a normal 70-kg man has a total of 12mg to 20 mg in his body.
 
Exposure :
 
The inorganic compounds do not penetrate the body via skin like some organic compounds, such as certain
tricarbonyls.
 
Inhalation of dust or fume is the major route of entry in occupational manganese poisonning. Also inhaled large particles are ingested after mucociliary clearance from the lungs. Gastrointestinal absorption is generally low (5%). Very few poisonings have occured after ingestion.
 
 
Acute intoxication :
 
1 - Metal fume fever :
Inhalation of manganse oxide fumes may cause a flu-like syndrome similar to " metal fume fever ", treatment is
symptomatic.
 
2 - Chemical pneumonia :
In the case of severe exposure to fumes or dust of various manganese salts, a severe chemical pneumonia may occur.
 
3 - Acute intoxication by ingestion :
Acute intoxication by ingestion rarely occurs and is caused by accidental or voluntary ingestion of a manganese salt (as the ingestion of tablets of potassium permaganate), this chemical causes massive burns of the digestive tract, oedema of the upper respiratory tract and circulatory collapse.
 
Chronic intoxication :
 
The primary target organ of manganese toxicity is the central nervous system, particularly the extra-pyramidal system ; the lungs may also be injuried in the case of chronic exposure to manganese.
 
1-Central nervous system :
 
Neurological symptoms are caused by inhalation of fumes or dusts of manganese.
The extra-pyramidal system is the main target organ of manganese.
Exposure to heavy concentrations of dusts or fumes for as little as three months may produce the condition, but usually cases develop after 1-3 years of exposure.
In manganese mines where most cases have occurred, the disease has appeared after 10 to 20 years of exposure.
The symptoms may simulate progressive bulbar paralysis, postencephalitic Parkinsonism, multiple sclerosis,
amyotrophic lateral sclerosis and progressive lenticular degeneration(Wilson's disease).
 
The best way to diagnose, at an early stage, manganese intoxication is neurological examination.
A standardized questionnaire of neurological symptoms is helpful.
 
Here are some symptoms, among others, to be looked for in chronic manganese intoxication :
 
- nervousness
- irritability
- memory loss
- tiredness
- insomnia
- muscle weakness
- muscle pain
- trembling fingers
- stiffness of limbs
- difficulty with fine movements
- stuttering
- hoarse voice
- urinary problems
- impotence.
 
At physical examination your doctor should look for signs of an extra-pyramidal syndrome at its beginning.
 
2 - Respiratory tract :
 
Pulmonary tissue does not seem to be the critical target organ of manganese during chronic exposure.
On the other hand, various respiratory symptoms (acute and chronic bronchitis, pneumonia, functional changes of the obstructive type) were observed among workers exposed chronically to manganese at levels higher than those which cause slight neurological disturbances in certain workers.
 
Reproduction :
 
Manganese could disturb libido according to certain studies. It was demonstrated that a loss of libido and impotence, sometimes preceded by a phase of hypersexuality, was observed among subjects suffering from manganism.
 
There are contradictory reports as for the effects of manganese on reproduction; however, certain studies showed a reduction in the number of children fathered by male workers during the time when they were exposed to manganese.
 
In Russia, an excess of spontaneous miscarriages occurred among wives of workers employed in manganese treatment plants.
 
Teratogenesis :
 
No teratogenic action due to manganese has been described in man.
 
Mutagenesis and carcinogenesis :
 
The manganese ion has not caused modifications in the DNA among mammals.
 
In the literature there is no indication suggesting that manganese exerts a cancerogenic action in man. In fact ,
experimental studies plead rather against such an association.
 
Exposure :
 
The important thing is your exposure to inorganic manganese, it may vary if you are a pottery factory worker, a teacher, a full-time studio potter or a part-time.
The evaluation of the amount used over a given period of time in clays and glazes is essential in assessing your exposure in a non-parametric way i.e. without the aid of persons specialized in the field of occupational hygiene.
In the wet state, as in moist clays and glazes, these compounds are certainly much less hazardous than as dust.
Pottery factories can financially afford the monitoring of manganese exposure but, it is not the same for artists and craftpersons.
 
The threshold limit value for dusts of manganese metal and inorganic compounds actually proposed by the ACGIH is 0.2 mg/m3,as total dust.
 
Prevention :
 
So good house keeping of your studio is very important; to do so you may, among other things, use wet processes, or even a vacuum system whose air is exhausted outside of the workshop.
Avoidance of processes generating unnecessary dust is also importan. To this, we may add work in closed systems and improvement of the general ventilation.
The wearing of an approved dust mask for this kind of hazard is also recommended when the level of exposure seems too high.
 
Medical surveillance :
 
Often times the only aid to diagnosis is a history of manganese exposure.
 
1-Pre-employment medical examination :
 
It aims at searching for the presence of a neurological and/or pulmonary impairment likely to be worsened by exposure to manganese, and it will be used as reference making it possible to better analyze the results of periodical examinations.
 
Here are some suggested elements :
 
1-Complete history taking and physical examination,
2-Neurological assessment,
3-Spirometry,
4-A few psychomotor tests(for instance: evaluation of extremities tremor and reaction (response) time
5-Blood and urinary manganese measurements.
 
2-Periodical examination :
 
Its frequency depends on the severity of exposure and on the legislation in force. It consists in seeking, if possible, with the aid of a well standardized questionnaire, early symptoms of neuropsychological and pulmonary impairment, in repeating the pre-employment examinations and comparing them with the latter in order to detect any risk of excessive impregnation .
It is important to practise this comparison, not only at the individual level but, also at the level of the group of workers.
According to Perrine Hoet et Vincent Haufroid, there is no reliable Biological Exposure Index in the case of manganese exposure ( Encyclopédie Médico-Chirurgicale; Toxicologie-Pathologie Professionnelle, Paris, 2003).
 
Urinary manganese levels may be indicative of recent exposures, days to weeks.
Tissue burden and serum concentrations of manganese do not correlate with symptomatology, and symptoms can occurr and progress even after excess metal is cleared from the tissues.
Therefore, serum, whole blood, and urine levels of manganese may be normal in acute or chronic intoxication and cannot be used to predict severity of disease or future progression.
This is contrast with lead encephalopathy.
 
Among workers, kept away from their job on a temporary basis, and from exposure to manganese dioxide, a good correlation was observed between urinary and blood levels and the index of cumulative exposure, on an individual basis(Lucchini and al.).
A correlation was also found between these tests and different neurobehavioral tests.
 
Tanaka & Lieben however observed a correlation between the urinary excretion and the intensity of exposure, and Japanese authors suggested that manganese excretion higher than 40-50 micrograms/liter corresponds to a level of exposure where lesions can occur (Horiuchi & al.).
 
3-Synopsis of Laboratory Surveillance :
 
Laboratory and diagnostic testing in manganese toxicity
 

Laboratory or diagnostic test

Abnormal findings

Urinary levels

>10 mg/L (normal reference, range 0.5 to 9.8 mg/L; up to 50 mg/L for occupational exposure)

Whole blood levels

>19 mg/L (normal reference, range 8.0-18.7 mg/L)

Serum levels

>1.3 mg/L (normal reference, range, 0.3-1.3 mg/L
Electroencephalographic parameters

Low-amplitude, weakened rhythms

Neuropsychiatric testing

Decreased memory, decreased reaction time, decreased motor coordination

CT scan, magnetic resonance imaging

Radiodense accumulations of manganese in affected areas, abnormalities in globus pallidus, caudate nucleus, putamen

Positron emission tomography

Normal fluorodopa scan
  
Treatment :
 
At the beginning of the intoxication, it seems that a chelation treatment with calcium EDTA may favor an improvement of the clinical picture. At an advanced stage of the intoxication this treatment is ineffective. In this case, the treatment is identical to Parkinson's disease (levodopa).The usefulness of this treatment is however contoversial.
 
 
 
 
 

 
Edouard Bastarache M.D.
(Occupational & Environmental Medicine)
 
Author of " Substitutions for raw ceramic materials "
Tracy, Québec, CANADA
edouardb@colba.net
 
 
 
REFERENCES :
1 - Occupational Medicine, Carl Zenz, last edition.
2 - Occupational & Environmental Medicine, Joseph LaDou, last edition.
3 - Chemical Hazards of the Workplace, Proctor & Hughes, last edition.
4 - Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials, Lewis C, last edition.
5 - Industrial Chemical Exposure, Lauwerys & Hoet, last edition.
6 - Toxicologie Industrielle et Intoxications Professionnelles, Lauwerys Robert,R.1999
7 - Encyclopedie Medico-Chirurgicale- Toxicologie-Pathologie Professionnelle - Paris, Lauwerys R, et Roels H., juin 2001.
 
 
 
 
 
 
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