化学元素与人体健康

宇宙间一切物质都是由化学元素组成的，人体也不例外。化学元素不仅是组成人体的基本要素，而且在人体生长、发育、疾病、衰老、死亡中起着十分重要的作用。

翻开新华字典，最后一页是一张元素周期表，上面排列了迄今为止科学家们在地球上发现的所有化学元素。人每天吃的食物、穿的衣服、用的器物以及人体本身均由化学元素组成。一项研究发现，人体内许多元素的平均含量与其在地壳中的含量相似，而地壳中各元素的丰度值同人体血液中相应元素的丰度值基本上一致。可见，地球化学元素是同人类生命健康息息相关的。

那么，您对这些元素有足够的认识吗？

这里有一组有趣的数据：平均一个人体内所含的碳可制作支铅笔；所含的磷可制枚火柴头；所含的铁可制1枚铁钉。人体内所含的化学元素可远不止碳、磷、铁这几种，构成地壳的90多种元素在人体内几乎都能找到。科学家根据这些元素在人体内的含量，将它们划分为常量元素和微量元素。

常量元素，顾名思义，含量很大。它们占人体总重量的99.95%，包括磷［P］、硫［S］、钙［Ca］、镁［Mg］、钠［Na］、钾［K］、氯［Cl］等11种元素，主要作用是组成人体结构。与此相对，微量元素的含量还不及人体重量的0.01%，分为人体必需微量元素和非必需微量元素。必需微量元素参与新陈代谢，对于人的生长发育是必不可少的；非必需微量元素不为人体所必需，其中一部分甚至具有毒性，对人体有害。

一、常量元素

在一般情况下，人体不会缺乏常量元素，通过正常的饮食摄取便已绰绰有余，而且人体对各种常量元素的耐受范围和维持平衡能力都相当大，所以人们不会过多在意有关常量元素的问题。有关专家指出，目前高钠，低钾，低钙是我国居民膳食中存在的严重缺陷。

应当注意，钙这种常量元素虽然在许多食物中存在，可总量相对少，并且在很多情况下与某些物质结合，使人体吸收起来非常困难。中国人的传统膳食物多为植物性食品，钙含量往往不足。缺钙的后果是严重的。如果小儿钙摄入量不足，将导致身体牙齿生长缓慢，而且很容易患佝偻病；个别严重的，还会发生骨骼畸形（鸡胸、漏斗胸、“O”“X”型腿）或手足抽搐症。有一种说法：“千补万补，钙是第一补！”

另一种常量元素镁能够促进钙的吸收，并且与心血管、消化系统、生殖系统的正常运作密切相关，有利于增强记忆力，还具有保护心脏的作用，对于减少中老年人心脏病的发病率大有裨益。人每天需摄入镁毫克～毫克。本来，一般饮食中的镁含量相当丰富，镁离子在肠道吸收良好，然而遗憾的是，在鱼、肉、蛋、虾等动物性食物中，所含丰富磷的化合物阻碍了镁离子的吸收。

钠、钾和氯

这三种矿物质在人的体液中充当电解质，一起维持体液的平衡和渗透压，它们调节血压、心率、肌肉收缩、神经传导等，钠、氯是食盐的主要成分。实际上，大部分人用量过多，而不是不足，长期食入钠过多可引起高血压。然而，很多人对钾的摄入量不够，出现软弱无力、神智不清。钾主要存在于水果、土豆皮、粗粮、奶制品中。

钙

钙不仅对牙齿和骨头至关重要，还对神经传导、维持免疫系统、帮助血液凝固、新陈代谢、肌肉收缩以及心脏细胞有着重要的帮助，甚至可以预防结肠癌。

如果体内的钙不足，会出现心跳反常、肌肉疼痛、痉挛、麻木、痴呆、手脚僵硬等症状。牛奶和各种奶制品是钙的主要来源，其次豆腐、海草、黄豆、萝卜绿叶中也含有丰富的钙。只要没有患过肾结石的人每天食用毫克钙是安全的。

镁

镁是一种与钙和锌有亲属关系的金属，它帮助你保持心跳平稳、血管正常以及肌肉收缩。镁存在于粗粮、果仁、大豆以及深绿色蔬菜中。

二、微量元素

人体中还有许多加在一起总量还占不到千分之一的微量元素，日需要量不到毫克。人体中已检出的微量元素已达70多种，被确认是维持机体生命活动必不可缺的，称为必需微量元素，比较公认的有碘、铁、铜、硒、锌、氟、铬、锰、钼和钴等10余种。硒（Se）在人体中的含量虽然不过千万分之一～千万分之二，却是生命活动中不可缺少的重要元素。年世界卫生组织宣布硒是动物生命中必需的微量元素。微量元素的数量虽然很少，但非常重要，它们与血液凝固、血压调整、心跳等多项功能有关，此外，微量元素还与甲状腺、体温、脑功能有关。

铁

铁是血红蛋白的组成部分，血红蛋白是一种蛋白质，它可以把红细胞的氧送往身体的各部分，很多人在自己的饮食中不能得到足够的铁，他们通常脾气暴躁，似乎不能集中精力，很可能他们还有贫血症。肝脏、瘦肉、鱼、大豆、粗粮、深绿色蔬菜等食物中含的铁比较多。医生都反对未经同意自行补铁，因为太多的铁可以引起便秘，增加患心脏病的危险。

锌

人体内含锌约2～3g，遍布于全身许多组织中。锌可以帮助人体生产种以上的酶，使你的皮肤更健康，同时人品味、嗅味、看东西都要它的帮助，还有一些资料认为，锌还可以预防前列腺癌。缺乏锌可引起生长发育迟缓，生殖器发育受损，食欲不振，性功能异常，味、嗅、视功能异常，皮肤粗糙，感染次数增加。牛肉、羊肉、牡蛎、蟹肉中含有丰富的锌，如果你不吃肉，可以通过吃芹菜来补充。

铜

成人体内含铜量约～mg，人体每日需要量约1.5～2.0mg。铜可以帮助人体形成新的红细胞，通过血液系统储存和运送铁、帮助人们预防心脏病和癌症。如果体内缺乏铜，会变得脸色苍白、血压增高、体内葡萄糖失控、结缔组织或骨骼疾病。牛肉、鸡肝、蟹子、巧克力、葵花子、花生酱、牡蛎、大豆中的铜都比较多。

碘

人体中的碘大部分集中在甲状腺中，成人每天需要补充0.15mg。碘能帮助甲状腺调节人体的新陈代谢。吃鱼、加碘盐或一些海产品都可摄取足够的碘。碘缺乏可引起慢性疲劳、皮肤干燥、体重突增或甲状腺肿大。碘同样不能补太多，每天摄入毫克可引起中毒。

硒

硒广泛分布于脂肪以外的所有组织中，人体每天需要补充50～mg。它是一种抗氧化剂，作用和维生素C、E及胡萝卜素类似，同时还可以增强人体的免疫系统。硒缺乏时引起肌肉萎缩、肌肉疼痛、心脏病。食物中以蘑菇、酵母、芹菜、粗粮、鱼、动物内脏中的含量较高。硒并非越多越好，每天的摄入量超过5克就可引起口臭、恶心、呕吐、指甲缺损等症状。

近20余年来，人类在同心脏病、癌症、脑血管病等凶恶疾病的斗争中，发现很多过去病因不明的疾病，它们并不是由细菌、病毒、寄生虫等引起，而是与环境中微量元素的异常有关。随着现代医学和分析技术的发展：对微量元素缺乏症的诊断、治疗、预防已成为可能，并已引起世界各国的普遍重视。但在我国，进入人体的某些微量元素严重超标，已经到了令人发指的地步。特别是最近曝光的合金钢锅锰元素严重超标以及老酸奶中使用工业明胶和毒胶囊事件，使我们惶恐不安。以下重点介绍两种元素。

锰

锰广泛分布于生物圈内，但是人体内含量甚微。成年人体内锰的总量约为-umol，分布在身体各种组织和体液中。骨、肝、胰、肾中锰浓度较高；脑、心、肺和肌肉中锰的浓度低于20nmol/g；全血和血清中的锰浓度分别为nmol/L和20nmol/L。锰在线粒体中的浓度高于在细胞浆或其它细胞器中的浓度，所以线粒体多的组织锰浓度较高。在年已经知道锰是动物组织的成分之一，但从年才陆续在多种实验动物中发现缺锰的表现，从而确认锰是动物的必需微量元素之一。

食物来源

　　谷类、坚果、叶菜类富含锰。茶叶内锰含量最丰富。精制的谷类、肉、鱼、奶类中锰含量比较少。动物性食物虽然含量不高，但吸收和存留较高，仍不失锰的良好来源。

代谢吸收

　　全部小肠都能吸收锰。锰的吸收是一种迅速的可饱和过程，很可能是通过一种高亲和性、低容量的主动运输系统和一个不饱和的简单扩散作用完成的。锰的吸收机制有可能包括两个步骤，首先是从肠腔摄取，然后是跨过黏膜细胞输送，两个动力过程同时进行。在吸收过程中锰、铁与钴竞争相同的吸收部位，三者中任何一个数量高都会抑制另外两个的吸收。锰几乎完全经肠道排泄，仅有微量经尿排泄。吸收的锰经肠道的排泄非常快。

生理功能

　　锰在体内一部分作为金属酶的组成成分，一部分作为酶的激活剂起作用。

生理需要

　　成年人的锰的适宜摄入量为3.5mg/d，最高可耐受摄入量为10mg/d。

过量表现

　　有人报告在肝功能受损、胆道不通畅或兼有两者的病人中发现锰中毒，病人的脑MRI检查呈明显异常，中毒减轻后此种异常亦随之改善。此外，关于口服毒性问题虽然还没有肯定的结论，但已经有一些报告提示这一问题值得充分重视与研究。例如，有人曾发现神经系统功能障碍者脑中锰浓度高于正常；有暴力行为的人发现锰高于正常。

锰缺乏症

　　有人提出，锰缺乏可能是人类的一个潜在的营养问题。锰缺乏还可能与某些疾病有关。有人曾报告，在骨质疏松、糖尿病、动脉粥样硬化、癫痫、创伤愈合不良的患者中存在膳食锰摄入少，血锰、组织锰低的问题。　

铬

铬，是一种毒性很大的重金属，容易进入人体细胞，对肝、肾等内脏器官和DNA造成损伤，在人体内蓄积具有致癌性并可能诱发基因突变。按《中国药典》规定，出厂应检测铬含量。

　　《中国药典》规定，生产药用胶囊所用的原料明胶至少应达到食用明胶标准。按照《食用明胶》行业标准，食用明胶应当使用动物的皮、骨等作为原料，严禁使用制革厂鞣制后的任何工业废料。

　　铬分3价铬和6价铬，其中6价铬对人体危害极大。

　　六价铬为吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致过敏；更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性。但这些是六价铬的特性，铬金属、三价或四价铬并不具有这些毒性。

　　六价铬是很容易被人体吸收的，它可通过消化、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体。通过呼吸空气中含有不同浓度的铬酸酐时有不同程度的沙哑、鼻粘膜萎缩，严重时还可使鼻中隔穿孔和支气管扩张等。经消化道侵入时可引起呕吐、腹疼。经皮肤侵入时会产生皮炎和湿疹。危害最大的是长期或短期接触或吸入时有致癌危险。

　　六价铬化合物在体内具有致癌作用，还会引起诸多的其他健康问题，如吸入某些较高浓度的六价铬化合物会引起流鼻涕、打喷嚏、瘙痒、鼻出血、溃疡和鼻中隔穿孔。短期大剂量的接触，在接触部位会产生不良后果，包括溃疡、鼻黏膜刺激和鼻中隔穿孔。摄入超大剂量的铬会导致肾脏和肝六价铬脏的损伤、恶心、胃肠道刺激、胃溃疡、痉挛甚至死亡。皮肤接触会造成溃疡或过敏反应(六价铬是最易导致过敏的金属之一，仅次于镍)。据实验研究表明，大剂量饲喂小鼠，六价铬会对小鼠的繁殖产生影响，造成每窝仔鼠的数量减少和胎鼠体重下降。危害最大的是长期或短期接触或吸入时有致癌危险。

　　皮革中残留的六价铬，可以通过皮肤、呼吸道吸收，引起胃道及肝、肾功能损害，还可能伤及眼部，出现视网膜出血、视神经萎缩等。

※问题解答

1、为什么说微量元素在营养中的作用远比维生素重要的多？

答：有足够的证据说明，微量元素在营养中的作用远比维生素重要得多，特别是对于正在处于生长发育时期的儿童营养价值更高。微量元素只能从外界摄入，不能在体内合成，因此他们的缺乏或过剩都与人体健康休戚相关，但微量元素的缺乏不直接危及生命。

当今世界，影响最广、发生率最高的病症，可以说是微量元素缺乏症，只要略举数例，便可窥见一斑。

缺铁影响世界大片地区人的健康、生活和劳动能力。据18个国家的调查表明，40岁以下的妇女普遍缺铁，缺铁会引起贫血。中国营养性贫血（以缺铁为主）的发病率也很高，例如北京市不足3岁的幼儿，贫血发病率在托儿所的占34.9%，散居在家的占35.7%。缺铁不但造成贫血。还会影响人体中很多酶的活性、电子传递、氧化还原反应等，使人体代谢发生紊乱，出现一系列病变，并且容易疲劳，降低劳动能力和免疫机能，干扰生长和智力发展。

锌是人体中约种酶的组成成分，亦是许多酶的催化剂。缺锌后各种含锌酶的活性降低。DNA、RNA和蛋白质的合成减少，氨基酸的代谢紊乱。由于锌与很多酶、核酸及蛋白质的合成密切相关，通过DNA和RNA聚合酶的作用，促进蛋白质的吸收和合成、细胞的分裂生长和再生。所以锌对婴幼儿和青少年的生长发育有重要的营养意义。如果缺锌可发生缺锌侏儒，补锌可消除缺锌侏儒。锌通过乙酰氨基酸的媒介，增进食欲和消化机能，还通过唾液内含锌蛋白味觉素作介质影响味觉和食欲。人和动物缺锌后味觉和食欲减退，补锌即可以改善。现已将食欲降低、偏食、异食癖等列为婴幼儿缺锌的早期表现。有人认为妊娠初期味觉、嗅觉异常也与缺锌有关。缺锌损害免疫功能、生殖功能等。动物实验表明，缺锌可使大鼠胚胎各个系统和器官产生畸形，DNA合成降低。

微量元素同其他元素一样，受体内平衡机制的调节和控制。摄入量过低，会发生某种元素缺乏症；但摄入量过多，微量元素积聚在生物体内也会出现急、慢性中毒，甚至成为潜在的致癌物质。大量流行病学调查证实，环境中微量元素的含量，对肿瘤的发生和发展有重大影响。如土壤和水中缺锰，可能是芬兰和中国某些地区癌症发病率高的原因；美国某些环境缺硒，可能是造成肠癌高发区的原因。

2、经研究发现，长期使用我国发明的铁锅炒菜做饭，可有效地减少缺铁性贫血的发生，原因是_____________________；如果在炒菜时经常加入适量的食用醋，效果会更好，理由是________________________________。

答案：用铁锅炒菜做饭，会使少量单质铁进入体内，与胃酸反应转变成可被吸收的铁

（Fe2＋），在炒菜过程中，醋酸会与少量单质铁反应，生成可被吸收的铁。铁是一种人体必需微量元素，体内的铁元素都以含铁化合物的形式存在，多为Fe2＋，铁可与酸反应生成便于人体吸收的化合态的铁。

3、长期以来，铝一直被认为是无毒元素，因而铝制炊具、含铝膨松剂、发酵粉、净水剂等被大量使用。但近几年来的研究表明，铝可扰乱人体的代谢作用，造成长期缓慢的对人体健康的危害。在日常生活中，你认为应采取哪些策略防止铝中毒？

答案：铝毒的防治策略主要有：（1）有节制地使用铝制品，避免食物或饮用水与铝制品之间的长时间接触。（2）改良不合理的饮食习惯，尽量减少铝的入口途径，如丢掉传统油条膨松剂的使用，治疗胃病的药物尽量避免氢氧化铝药剂，改用胃动力药物等。（3）引导人们合理开发和利用各种铝资源，从根本上减少铝的排放和流失。（4）利用现代科技手段设法消除或减小铝毒危害，如改进水处理工艺，采用新型产品和高新技术等。

点拨：铝在人体内是慢慢蓄积起来的，其毒性反应缓慢、且不易被察觉，然而，一旦发生代谢紊乱的毒性反应，则后果严重。因此，必须引起我们的重视。

4、水，越纯越好吗？

“矿泉水”“纯净水”“太空水”“蒸馏水”“磁化水”……这几年，宣传“××水”“××水”的广告，从四面八方滚滚而来，以铺天盖地的声势，进入了千家万户。似乎中国的自来水已经不能喝了，将要“退位”，让位给那些名目繁多的这种“水”、那种“水”。

然而，据报载，医院收治了9名肌肉震颤、眼皮发抖的孩子，经过专家检查，认为是大量饮用了某些“水”，引起缺钙缺钾所致。

所谓“纯净水”，就是将天然水经过若干道工序，进行处理、提纯和净化的水。正规生产纯净水的工厂是采用天然地热矿泉水，再经过电渗析、离子交换、超级过滤、臭氧杀菌、氧处理，再经过自动化灌装线，装成瓶装纯净水。这种纯净水，是彻底清除了原来地热矿泉水中的各种离子。由此可见，纯净水在制作过程中，一方面去除了对人体有害的病菌、有机物和某些有毒元素，另一方面，也去除了对人体健康有益的微量元素和人体必需的矿物质。

人类并不是超自然的特殊生物。人类的健康，取决于从饮水或食物中摄取的营养物质。这些营养物质，是由许多化学元素构成的。例如：氧、氢、氮、钙、磷、钠、钾等。它们在人体内的含量很大。这些元素不仅构成人体的各种细胞、组织和器官，而且还有许多特殊的生物学功能。

有些微量元素，如锌、硒、氟等，在人体中虽然量微，但是，它们是维生素、激素、酶系统中不可缺少的组分，担负着特定的生物学功能作用。饮水是人体从自然环境摄取钾、钙、镁等无机元素的重要途径。比如，钾是细胞内的主要阳离子之一，它对维持细胞的正常结构和功能，起着重要的作用。缺钾能引起心肌坏死。

再说钙，钙也是人体中不可缺少的一种元素。骨骼中的主要成分是钙，血液中也含有一定的钙离子。如果没有这些钙离子，皮肤划破了，血液就不容易凝固。钙还能抑制铅、镉等有害元素的吸收。婴儿在生长发育过程中，骨骼不断长大，需要充足的钙。人体钙过少的时候，心肌软弱无力，收缩不完全，而骨骼肌兴奋性增强，引起肌肉抽搐症、佝偻病和骨质软化。

据资料报告，我国有1/3的儿童缺锌。儿童缺锌会造成智力低下，学习能力下降。怀孕的母亲缺锌，可以引起胎儿先天畸形。缺锌也会影响人的脑、心、胰、甲状腺的正常发育。国外的研究表明，人体缺锌会引起许多疾病，如侏儒症、糖尿病、高血压、生殖器官和第二性征发育不全、男性不育等。当然，人体摄入过量的锌，也有不利的影响。

人体缺硒，可以引起心脏病、高血压、克山病等，硒还有减少胃癌、肠癌、肝癌的发病作用。

镁是人体另外一种必需元素。镁离子是人体细胞中主要的阳离子之一，镁也是很多酶系统反应中的重要元素。缺镁可能造成心肌和骨骼肌的局部坏死与炎症。在饮用水中缺乏镁的地区，癌症的发病率往往比较高。

所以，经常饮用纯净水，人体所需要的钾、钙、镁等无机元素没有了，人体所需要的锌、硒、氟等多种微量元素也没有了。而且纯净水，溶解能力极强，能溶解体内已有的微量元素，随着汗水和尿液排出体外，加剧了微量元素的流失，入不敷出。时间一长，必然会造成人体的营养失衡。尤其是婴幼儿和青少年，正处在智力发育阶段，加上他们好动，损耗的无机盐和矿物质又多，经常喝纯净水，会给他们的健康成长带来不利的影响。

在低氟饮水地区，因氟不足，常出现龋齿。人体需要的氟，主要来源于饮水。当饮水含氟量每升少于0.5毫克的时候，龋齿患病率高达70%～90%；当饮水含氟量每升为0.5～1.0毫克时，龋齿患病率为40%；当饮水含氟量为1.5毫克时，龋齿患病率为10%以下。

总之，人类与所处的水文地球化学环境基本上是适应的。水是自然环境中最活跃的物质。天然水的物理性质和化学成分，是环境中的气候、地形地貌、水文、地质、土壤、植被等多种因素的综合反映。饮水是人体从自然环境中摄取无机矿物质和微量元素的重要途径。

真正优质的矿泉水，是人类饮水的理想选择。长期饮用纯净水、“太空水”、蒸馏水，会造成体内有用物质的损失，对身体是无益的。饮用纯净水越多，龋齿的发病率就越高，正好能说明这个问题。

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