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1、第四章第四章 地球化学环境与人类健康地球化学环境与人类健康人人类类自自诞诞生生以以来来，就就同同周周围围环环境境有有着着密密切切联联系系，人人类类从从环环境境中中获获取取维维持持生生命命的的物物质质和和能能量量。同同时时，人人类类的的发发展展，以以及及生生产产和和生生活活活活动动又又在在反反过过来来影影响响着着环环境境，而而环环境境也也在在不断地给人类以反作用。不断地给人类以反作用。人人类类与与其其生生存存的的地地球球化化学学环环境境之之间间相相互互左左右右、相相互互影影响响，共共同同构构成成了了一一个个统统一一的的整整体。体。第一节第一节 人体与地球化学环境的关系人体与地球化学环境的关系生生
2、命命是是以以蛋蛋白白质质的的方方式式生生存存着着，并并以以新新成成代代谢谢的的特特殊殊形形式式运运动动着着。人人体体通通过过新新成成代代谢谢和和周周围围环环境境进进行行物物质质交交换换。人人类类在在其其发发展展过过程程中中，与与其其所所处处的的环环境境，尤尤其其是是地地球球化化学学环环境境，始终是处在相互适应、相互协调的对立统一之中始终是处在相互适应、相互协调的对立统一之中。一、人体化学组成与地球化学环境的关系一、人体化学组成与地球化学环境的关系人人体体的的构构成成从从原原生生质质、细细胞胞、酶酶到到骨骨骼骼、肌肌肉肉各各种种脏脏器器和和器器官官都都是是由由自自然然界界中中的的水水、氧氧、碳碳
3、、氮氮和和无无机机盐盐等等元元素素与与化化合合物物组组成成。自自然然界界的的各各种种元元素素或或化化合合物物都都是是以以空空气气、水水和和食食物物等等形形式式经经由由呼呼吸吸道道和和消消化化道道进进入入体体内内的的。化化学学元元素素把把人人和和地地球球化化学学环环境境紧紧密密联联系系起起来来了了。自自然然界界是是不不断断变变化化的的，人人体体总总是是从从内内部部调调节节自自己己的的适适应应性性来来与与不不断断变变化化的的地地壳壳物物质质保保持持平衡关系。平衡关系。迄迄今今为为止止，在在人人体体中中所所发发现现的的60余余种种元元素素中中，有有99.954%是是由由氢氢、氧氧、氮氮、碳碳、磷磷、
4、硫硫、氯氯、钾钾、钠钠、钙钙、镁镁和和铁铁等等宏宏量量元元素素组组成成的的，余余下下不不到到0.05%的的体体重重主主要要是是由由氟氟、锌锌、碘碘、铜铜、钒钒、锰锰、镍镍、钴钴、硒硒、铬铬和和钼钼等微量元素等微量元素(含量含量0.01%)组成的。组成的。人人体体主主要要由由宏宏量量元元素素氧氧、碳碳、氢氢、氮氮组组成成，它它们们是是人人体体各各种种软软组组织织、体体液液和和血血液液的的主主要要组组成成元元素素。在在人人体体的的牙牙和和骨骨组组织织中中钙钙、镁镁、氟氟、磷磷含含量量最最多多，在在人人体体的的细细胞胞外外液液如如血血浆浆及及淋淋巴巴等等含含钠钠盐盐多多，而而在在细细胞胞内内钾钾含含
5、量量多多。微微量量元元素素在在人人体体中中所所占占比比例例虽虽不不到到0.05%，但对人体健康有不可忽视的作用。但对人体健康有不可忽视的作用。二、人体与环境的辩证关系二、人体与环境的辩证关系 人人体体与与环环境境之之间间最最本本质质的的联联系系是是能能量量的的传传递递和和物物质质的的交交换换，人人与与地地壳壳物物质质保保持持的的平平衡衡是是通通过过人人体体的的新新成成代代谢谢与与周周围围环环境境进进行行物物质质交交换换实实现现的的。所所谓谓新新成成代代谢谢，是是指指人人体体从从自自己己周周围围的的环环境境中中摄摄取取适适当当的的物物质质，以以构构成成自自身身的的组组织织和和转转变变为为能能量量
6、储储备备；同同时时又又不不断断地地分分解解自自身身的的组组织织和和能能量量储储备备以以释释放放能能量量，并并把把分分解解后后的的废废物物排排出出体体外外。前前者者称称为为组组成成代代谢谢或或同同化化作作用用，后后者者称称为为分分解解代代谢谢或或异异化化作作用。用。由由于于自自然然界界的的不不断断变变化化，人人类类总总是是从从内内部部不不断断地地调调节节自自己己的的适适应应性性，以以保保持持人人体体与与地地球球化化学学环环境境的的动动态态平平衡衡，维维持持生生命命活活动动的的正正常常进进行行。如如果果由由于于某某种种自自然然的的或或人人为为的的原原因因，使使环环境境中中新新出出现现或或增增加加了
7、了某某种种化化学学物物质质，或或减减少少了了某某种种化化学学物物质质，超超过过了了人人体体生生理理功功能能所所能能承承受受的的适适应应能能力力，人人和和地地球球化化学学环环境境的的平平衡衡关关系系就就会会遭遭到到破破坏坏，人人体体健健康康就就要要受受到到影影响响，甚甚至至发发生生疾疾病病或或死死亡亡。人人体体各各系系统统和和器器官官之之间间是是密密切切联联系系着着的的整整体体。人人体体各各种种生生理理功功能能在在某某种种程程度度上上对对环环境境的的变变化化是是适适应应的的。如如解解毒毒和和代代谢谢功功能能往往往往使使人人体体与与环环境境达达到到统统一一。但但是是，这这些些功功能能有有一一定定的
8、的限限度度。如如果果大大量量的的工工业业“三三废废”、农农药药等等毒毒物物进进入入环环境境，并并通通过过各各种种途途径径侵侵入入人人体体，当当超超过过了了人人体体所所能能忍忍受受的的限限度度时时，就就会会引引起起中中毒毒，导导致致疾疾病病和和死死亡亡。某某些些元元素素在在自自然然界界含含量量过过高高或或偏偏低低，会会造造成成一一些些地地方方病病。有有毒毒物物质质通通过过呼呼吸吸、饮饮水水、食食物物等等直直接或间接地进入人体会造成疾病，影响遗传甚至危及生命。接或间接地进入人体会造成疾病，影响遗传甚至危及生命。三、现代人类疾病类型与地球化学环境的关系三、现代人类疾病类型与地球化学环境的关系一、一、
9、疾病的类型疾病的类型农农业业时时期期，生生产产力力和和科科学学技技术术水水平平落落后后，人人类类疾疾病病类类型型主主要要以以生生物物性性传传染染病病（以以病病毒毒、细细菌菌、寄寄生生虫虫等等为为动动因因所所引引起起的的疾疾病病，如如各各种种肠肠胃胃传传染染病病、结结核核病病等等）、营营养养不不良良性性疾疾病病、原原生生性性地地方方病病等等为为主主。本本世世纪纪以以来来，随随着着工工业业的的迅迅猛猛发发展展，世世界界疾疾病病模模式式发发生生了了巨巨大大的的变变化化。世世界界卫卫生生组组织织根根据据现现代代医医学学、生生物物学学和和进进化化论论的的理理论论，把把现现代代人人的的疾疾病病分分为为四四
10、大大类类型型，即即遗遗传传性性疾疾病病、先先天天性性疾疾病病、匮匮乏乏性性疾疾病病和和现代病。现代病。遗遗传传性性疾疾病病是是由由于于生生殖殖细细胞胞或或受受精精卵卵里里的的遗遗传传物物质质在在结结构构或或功功能能上上发发生生了了不不利利改改变变，从从而而使使发发育育成成的个体罹患的疾病。的个体罹患的疾病。先先天天性性疾疾病病是是怀怀孕孕期期间间，在在胚胚胎胎发发育育过过程程中中，由由于于不不利利因因素素的的影影响响造造成成的的疾疾病病。这这些些不不利利因因素素影影响响了了胎儿的正常发育，使得胎儿一出生就患有某种疾病。胎儿的正常发育，使得胎儿一出生就患有某种疾病。匮匮乏乏性性疾疾病病又又叫叫贫
11、贫穷穷病病，是是由由于于人人们们所所处处环环境境的的生活条件恶劣、营养不足、卫生条件差所导致的疾病。生活条件恶劣、营养不足、卫生条件差所导致的疾病。现现代代病病主主要要发发生生在在经经济济发发达达的的地地区区和和国国家家，城城市市的发病率又明显高于农村。的发病率又明显高于农村。2 2、疾病类型与环境的关系、疾病类型与环境的关系疾疾病病作作为为人人类类社社会会中中客客观观存存在在的的现现象象，它它和和生生态态地地理理、地地球球化化学学环环境境之之间间有有着着不不可可分分割割的的联联系系。任任何何疾疾病病都都是是在在一一定定环环境境条条件件下下发发生生的的，环环境境影影响响致致病病因因素素和和人人
12、体体的的功功能能状状态态，或或者者影影响响致致病病因因素素与与人人体体的的接接触机会，从而影响疾病的发生、类型和发展。触机会，从而影响疾病的发生、类型和发展。遗传性疾病与环境遗传性疾病与环境遗遗传传性性疾疾病病起起因因于于生生殖殖细细胞胞或或受受精精卵卵里里物物质质的的不不利利变变化化。遗遗传传物物质质的的损损害害主主要要是是基基因因缺缺陷陷和和染染色色体体畸畸变变。环环境境因因素素可可以以影影响响遗遗传传物物质质，许许多多化化学学物物质质都都可可以以引引起起突突变变。随随着着环环境境污污染染日日趋趋严严重重，各各种种有有害害化化学学物物质质大大量量进进入入人人类类环环境境，其其中中一一些些致
13、致突突变变物物质质染染色色体体结结构构破破坏坏、数数目目异异常常或或导导致致基基因因突突变变，从而使人类的遗传性疾病大量增加。从而使人类的遗传性疾病大量增加。先天性疾病与环境先天性疾病与环境该该类类型型疾疾病病是是胚胚胎胎发发育育过过程程中中某某些些环环境境因因素素造造成成的的。由由于于现现代代环环境境的的变变化化，先先天天性性疾疾病病患患者者日日益益增增多多。怀怀孕孕期期间间，胎胎儿儿在在母母体体内内发发育育过过程程中中，由由于于受受不不良良环环境境因因素素的的刺刺激激，如如过过量量放放射射性性的的照照射射。严严重重噪噪声声的的影影响响以以及及有有害害化化学学物物质质的的侵侵扰扰等等，使使胎
14、胎儿儿发发育育异异常常，出出现现各各种种先先天天性性疾疾病病，如如先先天天性性心心脏脏病病、先先天天性性畸畸形形所所造造成成的的婴婴幼幼儿儿死死亡亡已已占占到到各各种种死死亡亡原原因因的的前前列列。在在一一些些工工业业发发达达国国家家，由由于于环环境境污污染染的的影影响响，死死于于先先天性畸形的儿童为死于传染病的天性畸形的儿童为死于传染病的2 2倍。倍。匮乏性疾病与环境匮乏性疾病与环境匮匮乏乏性性疾疾病病主主要要存存在在于于落落后后国国家家或或地地区区，乃乃是是由由于于区域自然环境恶劣，经济、文化落后所造成。区域自然环境恶劣，经济、文化落后所造成。现代病与环境现代病与环境由于现代社会的发展，出
15、现了大量的现代病，以癌由于现代社会的发展，出现了大量的现代病，以癌症、心血管和各种职业病为典型代表，主要发生在发达症、心血管和各种职业病为典型代表，主要发生在发达国家和地区以及大城市。在当代，心血管疾病和癌症死国家和地区以及大城市。在当代，心血管疾病和癌症死亡率已构成死亡原因的第一、二位。亡率已构成死亡原因的第一、二位。国际上比较一致地认为国际上比较一致地认为90以上人类的癌症与环境以上人类的癌症与环境因素有关。由于环境污染，我国目前每年有数十万人死因素有关。由于环境污染，我国目前每年有数十万人死于癌症，尤其是肺癌、肝癌、食管癌、胃癌。环境化学于癌症，尤其是肺癌、肝癌、食管癌、胃癌。环境化学致
16、癌原广泛存在于香烟、空气、水、工业废水、农药、致癌原广泛存在于香烟、空气、水、工业废水、农药、药物以及食品中。药物以及食品中。有关专家的研究表明，全国有关专家的研究表明，全国14种癌症的大多数主种癌症的大多数主要与城市化有关，即城市化程度越高的地区，其癌要与城市化有关，即城市化程度越高的地区，其癌症死亡率越高。因此，癌症的高发区趋向于分布在症死亡率越高。因此，癌症的高发区趋向于分布在北京、沈阳、上海等大城市及其邻近地区，并认为北京、沈阳、上海等大城市及其邻近地区，并认为这种分布差异与城市环境污染、吸烟和饮食有关。这种分布差异与城市环境污染、吸烟和饮食有关。在在发发达达国国家家和和地地区区，心心
17、脑脑血血管管疾疾病病已已成成为为最最主主要要的的死死亡亡原原因因。尤尤其其是是社社会会环环境境和和当当代代人人们们不不健健康康的的生生活活方方式式是是造造成成这这类类疾疾病病的的重重要要原原因因，如如吸吸烟烟、酗酗酒酒、膳膳食食不不平平衡衡、缺缺乏乏体体育育锻锻炼炼、心心理理不不平平衡衡等等。此此外外，这这类类疾疾病病也也与与饮饮水水硬硬度度成成正正相相关关，还还与与某某些些环环境境微微量量元元素素有有关关，因因而而表表现现出出显显著著的的地地理理分分布布差差异。异。第二节第二节 人体中元素的分布概述人体中元素的分布概述一、元素的环境地球化学分类一、元素的环境地球化学分类 生命元素包括两组元素
18、：生命元素包括两组元素：生生命命组组成成元元素素：它它们们在在人人体体及及生生物物体体中中的的含含量量最最高高，可可占占人人体体的的99%99%以以上上，主主要要是是元元素素周周期期表表中中原原子子序序数数小小的的元元素素，包括：包括：H H、C C、N N、O O、CaCa、P P、K K、S S、ClCl、NaNa、MgMg、SiSi；生生命命必必需需元元素素：它它们们是是人人体体维维持持正正常常机机能能所所必必需需的的元元素素FeFe、CuCu、ZnZn、MnMn、CoCo、I I、MoMo、SeSe、F F、CrCr、V V、NiNi、BrBr，约约占占人人体体重重量量的的0.025%
19、，它它们们在在人人体体中中的的不不足足或或过过剩剩都都会会影影响响健健康康，甚甚至至危危及及生生命命。许许多多研研究究者者认认为为生生命命必必需需微微量量元元素素必必须须具具备备以以下下条条件件：从从饮饮食食(或或饲饲料料)中中除除去去某某一一种种元元素素后后，就就会会出出现现由由该该元元素素引引起起的的生生理理缺缺乏乏状状态态；加加入入某某一一元元素素后后，该该缺缺乏乏状状态态就就可可以以得得到到缓缓解解；这这种种特特异异元元素素必必须须具具有有某某种种特特异异的的生生化化功功能能。生生命命必必需需元元素素主主要要是是通通过过动动物物实实验验和和人人群群观观察察而而被发现和证实的。被发现和证
20、实的。判断元素的必需性应符合以下条件：判断元素的必需性应符合以下条件：1)必须存在于一切生物的所有健康组织内；必须存在于一切生物的所有健康组织内；2)在不同的动物体内的浓度应该相当恒定；在不同的动物体内的浓度应该相当恒定；3)元元素素一一旦旦从从生生物物体体中中缺缺失失，往往往往会会发发生生结结构构上上或或生生理上的异常；理上的异常；4)如如果果补补足足这这种种元元素素，则则可可防防止止异异常常的的发发生生或或使使其其恢恢复正常复正常 对对于于必必需需元元素素最最适适营营养养浓浓度度定定律律：植植物物缺缺少少某某种种必必需需的的元元素素时时就就不不能能成成活活；当当元元素素适适量量时时，它它就
21、就能能茁茁壮壮成成长长；过过量量时时则则有有毒毒害害。值值得得说说明明的的是是，该该定定律律不不仅仅适适用用于于植植物物，也也适用于包括人类在内的所有生物。适用于包括人类在内的所有生物。毒性元素毒性元素 指指对对生生物物有有毒毒性性而而无无生生物物功功能能的的元元素素。自自然然界界中中，这这些些元元素素多多数数形形成成硫硫化化物物矿矿物物,除除Be以以外外，其其原原子子序序数数均均比比较较大大。不不同同的的元元素素对对不不同同的的生生物物其其致致毒毒量量是是不不同的。该类元素又可分为两类：同的。该类元素又可分为两类：毒毒性性元元素素：Cd、Ge、Sb、Te、Hg、Pb、Ga、In、As、Sn、
22、Li。严严格格说说来来，几几乎乎每每一一种种元元素素当当人人们们对对它它的的摄摄取取(或或误误服服)过过量量都都会会产产生生毒毒性性。上上面面所所列列的的毒性元素是指它们对生物体无有益作用，而只有毒性。毒性元素是指它们对生物体无有益作用，而只有毒性。潜潜在在毒毒性性和和放放射射性性元元素素：Be、Tl、Th、U、Po、Ra、Sr、Ba。无毒性稳定性元素无毒性稳定性元素该该类类元元素素的的地地球球化化学学性性质质稳稳定定，多多呈呈氧氧化化矿矿物物或或自自然然元元素素状状态态产产出出，并并多多数数呈呈副副矿矿物物。由由于于它它们们在在地地壳壳中中含含量量极极低低，故故在在生生物物体体内内的的含含量
23、量极极微微，至至今今未未见见到到它它们们对对生生物物体体有有毒毒性性的的报报道道。它它们们包包括括：Ti、Zr、Hf、Sc、Y、Nb、Ta、Ru、Os、Rb、Ir、Pd、Pt、Ag、Au。两性元素两性元素两两性性元元素素指指的的是是B。其其氧氧化化物物具具弱弱酸酸性性，对对人体无明显中毒现象。人体无明显中毒现象。二、人体中元素的缺乏和过量供应二、人体中元素的缺乏和过量供应 化学元素通过肠胃道、化学元素通过肠胃道、肺、皮肤进入体内后，肺、皮肤进入体内后，在经血液输送过程中，在经血液输送过程中，某些元素在人体各组织某些元素在人体各组织中的分布具有明显的选择中的分布具有明显的选择性，即某些元素特别易
24、于性，即某些元素特别易于在人体某些组织中富集或在人体某些组织中富集或被吸收。如：被吸收。如：脑：脑：Cd、Sr、Br、Al;肾：肾：Bi、Pb、Cd、Se、As、Si;肝：肝：Pb、I、Sm、Se、As、Zn、Cu;肺：肺：Sb、Sn、Se、Cr、Al;淋巴结：淋巴结：U、Tb、Sb、Mn、Al、Li。在在上上图图中中，环环境境地地球球化化学学工工作作者者更更关关心心曲曲线线平平台台两两侧侧的的异异常常部部分分。在在左左测测部部分分，有有机机体体因因得得不不到到足足够够数数量量的的微微量量元元素素而而出出现现缺缺乏乏症症状状。这这一一类类问问题题经经常常在在第第一一环环境境中中遇遇到到，这这是
25、是由由于于天天然然地地球球化化学学环环境境中中元元素素的的不不均均匀匀部部分分造造成成的的，如如缺缺碘碘与与地地方方性性甲甲状状腺腺肿肿大大；缺缺硒硒、缺缺钼钼与与克克山山病病的的关关系系等等。在在曲曲线线的的右右测测部部分分，因因环环境境中中存存在在过过量量的的某某些些化化学学元元素素而而导导致致有有机机体体中中毒毒。这这类类问问题题，除除了了天天然然地地球球化化学学环环境境的的不不均均匀匀性性引引起起外外，当当前前经经常常遇遇到到的的就就是是所所谓谓第第二二环环境境问问题题，即即人人为为的的活活动动所引起的环境污染。所引起的环境污染。三、三、人体中元素的分布人体中元素的分布人人体体主主要要
26、由由骨骨骼骼、肌肌肉肉、脂脂肪肪、血血液液、脏脏器器、皮皮肤肤及及毛毛发发组组成成。元元素素在在人人体体中中分分布布是是不不均均一一的的。Ca、P、S、Si、Mg、F、Mn等等元元素素主主要要分分布布于于骨骨骼骼中中，是是构构成成骨骨骼骼的的主主要要元元素素，其其中中的的Ca、P、S、Mg等等具具结结构构性性作作用用。Sr、Ba、Pb、Be、Cd、U、Au、Li等等元元素素与与骨骨骼骼有有较较强强的的亲亲合合性性。前前一一组组元元素素的的多多少少及及其其比比值值的的大大小小对对骨骨骼骼的的生生长长、发发育育有有重重要要的的影影响响；后后一一组组元元素素，在在骨骨中中过过量量的的蓄蓄积积将将会会
27、产产生生不不同同程程度度、不不同同性性质质的的损损害害。研研究究表表明明：人人体体中中铍铍的的蓄蓄积积愈愈高高，患患骨骨癌癌的的可可能能性性就就愈愈大大；镉镉大大量量在在骨骨中中沉沉着着可可产产生生骨痛病，大量的镉在骨中蓄积还容易导致骨癌。骨痛病，大量的镉在骨中蓄积还容易导致骨癌。牙牙齿齿多多由由Ca、P、F、Si、V等等元元素素组组成成。而而Si、Ni、As、Zn、F、Fe、Ti较较多多地地集集中中在在毛毛发发中中。Zn、Cu、Ca、Mg、V、Se、Br等等元元素素易易蓄蓄积积于于肌肌肉肉中中，它它们们在在肌肌肉肉中中的的量量占占人人体体总总量量的的百百分分数数为为：Zn，65.2%；Br，
28、60%；Se，38.3%；Cu，34.7%。当当肌肌肉肉缺缺镁镁、钾时，可导致肌肉无力、肌麻痹、肌萎缩等症状。钾时，可导致肌肉无力、肌麻痹、肌萎缩等症状。V、Hg、Cr、Nb、Sn等等元元素素易易积积蓄蓄于于脂脂肪肪中中，其其中中V、Cr对对脂脂肪肪代代谢谢和和降降低低胆胆固固醇醇有有重重要要作作用用；Hg，尤尤其其是是甲甲基基汞汞易易在在脂脂肪肪和和大大脑脑中中蓄蓄积积，不不易易排排出出体体外外，容容易易引引起起汞汞中中毒毒。钒钒、汞汞、铬铬、铌铌、锡锡在在脂脂肪肪中中的的蓄蓄积积量量分分别别可可达达总总量量的的90%、69.2%、37%、26%和和25%。Fe、Co、Mo、Cu、V等元素是
29、血液中的主要微等元素是血液中的主要微量元素，铁在血液中的含量可占人体总铁的量元素，铁在血液中的含量可占人体总铁的70%。这。这些元素与血液的形成密切相关，可以认为它们是造血些元素与血液的形成密切相关，可以认为它们是造血元素。元素。维维持持大大脑脑功功能能的的主主要要元元素素有有P、V，然然而而Li、Rb、Hg、Pb、Al、Cd、F、Br、Cu、Sr等等元元素素也也易易在在脑脑中中积积蓄蓄，但但它它们们是是有有害害的的。汞汞还还可可以以穿穿过过大大脑脑屏屏障障使使细胞产生永久损伤，带来灾难性的后果。细胞产生永久损伤，带来灾难性的后果。随随着着年年龄龄的的增增长长铝铝在在大大脑脑中中富富集集，铝铝
30、主主要要集集中中于于神神经经元元细细胞胞内内，可可导导致致神神经经微微纤纤维维缠缠结结性性病病变变。过过量量的的铅铅可可使使大大脑脑痴痴呆呆，脑脑中中的的铅铅过过多多可可引引起起神神经经系系统统疾疾病病，如如神神经经疼疼痛痛、急急性性脑脑炎炎等等。过过量量的的氟氟、溴溴对对脑脑神神经有麻痹作用。经有麻痹作用。在在甲甲状状腺腺中中蓄蓄集集了了大大量量的的碘碘。在在性性腺腺中中含含有有较较大大量量的的锌锌、锰锰和和少少量量的的砷砷。在在动动脉脉壁壁上上沉沉着着了了较较多多的的硅硅。适适量量的的SiO2对对于于保保持持动动脉脉血血管管的的通通透透性性和和弹弹性性是是必必要要的，但是过量的的，但是过量
31、的SiO2可导致高血压。可导致高血压。Sb、Sn、Se、Cr、Al、Si、Fe易易聚聚集集于于肺肺中中，这这很很可可能能是是通通过过粉粉尘尘而而吸吸收收的的。肺肺癌癌的的产产生生与与上上述述元元素素过量地被吸入有关。过量地被吸入有关。Cd、Hg、Zn、Bi、Pb、Se、As、Si较较易易蓄蓄积积于于肾肾中，当其含量过高时，肾组织就会受到损伤。中，当其含量过高时，肾组织就会受到损伤。Se、Cu、Zn、Fe、As、Cr、Mo、V、I等等元元素素易易在在肝肝中中贮贮积积，适适量量的的硒硒、铜铜、锌锌、铁铁等等元元素素对对维维持持肝肝组织的正常功能是必要的。组织的正常功能是必要的。研研究究表表明明：适
32、适量量的的硒硒、钼钼、镁镁、钙钙、钾钾、铜铜、铁铁、铬铬等等元元素素有有益益于于心心肌肌代代谢谢，而而镉镉、铅铅、铬铬等等元元素素在在心心肌中过量聚集会影响心肌代谢，甚至导致心肌坏死。肌中过量聚集会影响心肌代谢，甚至导致心肌坏死。在在淋淋巴巴系系统统中中易易富富集集Si、U、Te、Sr、Mn、Pb、Li等元素。等元素。人人体体中中元元素素的的分分布布随随着着年年龄龄的的增增加加，在在肺肺、肾肾、肝肝中中钙钙、铜铜、铁铁、锰锰、锌锌、钼钼、镍镍、钛钛等等元元素素富富集集，在在骨骨骼骼中中锶锶、氟氟、硅硅明明显显增增加加，钙钙反反而而减减少少，在在动动脉脉壁壁和和淋淋巴巴系系统统中中SiO2积积累
33、累，在在大大脑脑中中铝铝明明显显积积累累而而铷铷却却减减少少，在在性性腺腺体体中中Zn也也明明显显减减少少。人人体体中中元元素素的的这这些些变变化化是是衰衰老老的的象象征征。就就人人类类的的衰衰老老过过程程而而言言，表表现现为为Al、As、Ba、Be、Cd、Cr、Au、Ni、Pb、Se、Si、Ag、Sr、Sn、Ti、V等等元元素素的的积积累累，Ca、Zn、Rb减减少。少。元素与人体健康之间的关系元素与人体健康之间的关系元元 人体内人体内 人体中人体中 缺少和过量可能引起的疾病缺少和过量可能引起的疾病素素 的含量的含量 的作用的作用缺铁易得传染病和贫血症。过量可引起中毒，表现为肝、肾受缺铁易得传
34、染病和贫血症。过量可引起中毒，表现为肝、肾受损，婴儿铁中毒是呕吐、胃肠道出血、末梢神经衰竭、重者死损，婴儿铁中毒是呕吐、胃肠道出血、末梢神经衰竭、重者死亡。亡。Fe 45g Cu 100150mg适量铜可保证造血机能正常活动。缺铜会引起贫血、造成局部适量铜可保证造血机能正常活动。缺铜会引起贫血、造成局部皮肤脱色皮肤脱色(白癜风白癜风)、引起白发。过低可导致主动脉血管弹性降、引起白发。过低可导致主动脉血管弹性降低。过量铜严重影响机体的正常代谢。低。过量铜严重影响机体的正常代谢。Zn 1.53.0g缺锌可导致生殖力下降，形成性发育不全的侏儒，引起味觉不缺锌可导致生殖力下降，形成性发育不全的侏儒，引
35、起味觉不灵敏，食欲不振，视力减退，形成暗视盲。锌过多会引起恶心、灵敏，食欲不振，视力减退，形成暗视盲。锌过多会引起恶心、呕吐、痉挛、下痢。锌的毒性极小，即使是高浓度毒性也不大。呕吐、痉挛、下痢。锌的毒性极小，即使是高浓度毒性也不大。Mo 1220mg钼过多患通风病，可引起甲状腺肿大，干扰机体的钙、磷代谢，钼过多患通风病，可引起甲状腺肿大，干扰机体的钙、磷代谢，影响骨、齿的生长，形成佝偻病、软骨病和龋齿。缺钼肝解毒影响骨、齿的生长，形成佝偻病、软骨病和龋齿。缺钼肝解毒功能下降，以致肝损伤。功能下降，以致肝损伤。Se ng、mg低硒引起心肌病和多种癌症，营养性肌无力，肌萎缩以及龋齿、低硒引起心肌病
36、和多种癌症，营养性肌无力，肌萎缩以及龋齿、白内障等，儿童恶性营养不良及婴儿猝死。高硒引起脱发、指白内障等，儿童恶性营养不良及婴儿猝死。高硒引起脱发、指甲畸形或变软和神经中毒。甲畸形或变软和神经中毒。Mn 20mg锰不足可导致软骨、生长障碍、易患动脉硬化症。缺锰则影响锰不足可导致软骨、生长障碍、易患动脉硬化症。缺锰则影响造血功能。过量锰会引起中枢神经损伤。造血功能。过量锰会引起中枢神经损伤。参参与与人人体体各各种种酶酶的的组组成成元素与人体健康之间的关系元素与人体健康之间的关系 元元 人体内人体内 人体中人体中 缺少和过量可能引起的疾病缺少和过量可能引起的疾病 素素 的含量的含量 的作用的作用I
37、 1520 mg Cu 100150 mg Ca 1.25 mg Mn 20 mg Cr 6 mg Co 1 mg低碘可引起地方性甲状腺肿，生长发育停滞，体力和智商水平低碘可引起地方性甲状腺肿，生长发育停滞，体力和智商水平下降，中枢神经发育不全，重者导致呆傻症下降，中枢神经发育不全，重者导致呆傻症(克汀病克汀病)。高碘也。高碘也可导致甲状腺肿可导致甲状腺肿同前同前缺钙容易诱发高血压，引起佝偻病、软骨病、骨质疏松。钙缺钙容易诱发高血压，引起佝偻病、软骨病、骨质疏松。钙过多会导致缺血性心脏病，引起呕吐，肾脏钙化。过多会导致缺血性心脏病，引起呕吐，肾脏钙化。同前同前铬适量有助于胆固醇的分解、排泄、可
38、预防冠心病和动脉粥铬适量有助于胆固醇的分解、排泄、可预防冠心病和动脉粥样硬化。缺铬可引起高血压和冠心病。铬过量会引起中毒。样硬化。缺铬可引起高血压和冠心病。铬过量会引起中毒。缺钴会引起贫血。钴过量会引起机体代谢障碍。产生中毒。缺钴会引起贫血。钴过量会引起机体代谢障碍。产生中毒。过剩还可以诱发甲状腺肿大。长期摄入会引起心肌病过剩还可以诱发甲状腺肿大。长期摄入会引起心肌病 Ni 9.8 mg适量镍可以提高胃蛋白酶的活性和改善造血过程。过量镍引起适量镍可以提高胃蛋白酶的活性和改善造血过程。过量镍引起慢性中毒，导致中枢神经障碍，肝脏损坏，贫血和胃肠炎等。慢性中毒，导致中枢神经障碍，肝脏损坏，贫血和胃肠
39、炎等。镍有很强的致癌作用。镍有很强的致癌作用。具具有有催催化化作作用用元素与人体健康之间的关系元素与人体健康之间的关系 元元 人体内人体内 人体中人体中 缺少和过量可能引起的疾病缺少和过量可能引起的疾病 素素 的含量的含量 的作用的作用Zn 1.53.0mg I 1520 mg Se N mgTi 4.7 mg 同前同前同前同前同前同前微量钛可加强心肌收缩。钛还有降低血压的作用。微量钛可加强心肌收缩。钛还有降低血压的作用。增能增能加提加提机高机高体抗体抗免病免病疫能疫能功力功力 K 145 mg 缺钾会引起精力疲惫，心脏麻痹。钾过量引起中毒，表现为缺钾会引起精力疲惫，心脏麻痹。钾过量引起中毒，
40、表现为手足麻木，知觉异常，四肢疼痛，恶心呕吐、心律不齐、心手足麻木，知觉异常，四肢疼痛，恶心呕吐、心律不齐、心动过缓，直到死亡。动过缓，直到死亡。Na 83 mg 钠不足表现为软弱无力，食欲不振，头昏等，长期缺钠则影响钠不足表现为软弱无力，食欲不振，头昏等，长期缺钠则影响发育。过量钠可导致婴儿急性中毒、甚至永久性脑损伤、还可发育。过量钠可导致婴儿急性中毒、甚至永久性脑损伤、还可引起高血压。引起高血压。Li 2.2 mg 锂不足会产生狂燥症。锂过高可导致抑郁症，可抑制心肌活锂不足会产生狂燥症。锂过高可导致抑郁症，可抑制心肌活动，降低血压，重者可导致心脏停搏。锂中毒表现为肌无力，动，降低血压，重者
41、可导致心脏停搏。锂中毒表现为肌无力，发射抗进，震颤、视力模糊、昏睡不醒。发射抗进，震颤、视力模糊、昏睡不醒。保保护护心心血血管管元素与人体健康之间的关系元素与人体健康之间的关系 元元 人体内人体内 人体中人体中 缺少和过量可能引起的疾病缺少和过量可能引起的疾病 素素 的含量的含量 的作用的作用Ca 1.25kg 同前同前Mg 24g 镁不足可引起生长停滞、发育障碍、骨质松脆，牙齿生长不镁不足可引起生长停滞、发育障碍、骨质松脆，牙齿生长不良，骨痛、精神抑郁、心动过速、肌肉痉挛。过量镁会引起良，骨痛、精神抑郁、心动过速、肌肉痉挛。过量镁会引起神经系统作用过程抑制，降低动脉压力。神经系统作用过程抑制
42、，降低动脉压力。Ti 14.7g 同前同前钒过量可抑制许多酶的活性，从而影响机体的正常代谢。钒过量可抑制许多酶的活性，从而影响机体的正常代谢。钒中毒可引起肾小管坏死和肝脂肪变性钒中毒可引起肾小管坏死和肝脂肪变性 Se Fe Cu Zn Na Co V 0.1mg 同前同前同前同前同前同前同前同前同前同前同前同前 Nmg 4.5mg100150mg 1.53.0g 83g 1mg第三节第三节 微量元素与人类健康微量元素与人类健康一、微量元素的生理功能一、微量元素的生理功能摄摄入入人人体体中中的的各各种种微微量量元元素素，有有属属于于人人体体必必需需的的，即即没没有有它它人人就就无无法法生生存存或
43、或不不能能保保持持健健康康状状况况，如如氟氟、锌锌、钴钴、溴溴、铜铜、钒钒、硒硒、锰锰、碘碘、镍镍、钼钼、铬铬等等；有有些些对对人人体体不不起起生生理理功功能能作作用用，证证明明为为不不需需要要元元素素，如如锆锆、铷铷、铌铌、铝铝、硼硼、金金、银银、钛钛等等；有有些些则则对对人人体体有有毒毒害害性性作作用用，如如砷砷、镉镉、汞汞、铅铅、锑锑、铊铊及及稀稀土土金金属属等等。人人体体对对各各种种微微量量元元素素的的需需要要，依依年年龄龄、生生理理条条件件、环环境境条条件件及及遗遗传传因因素素等等情情况况而而定定。据据联联合合国国世世界界卫卫生生组组织织和和文文献献公公布布，成成年年人人对对一一些些
44、必必需需元元素素的的需需要要量量见见表表54所示。所示。人体必需微量元素对成人的供给量人体必需微量元素对成人的供给量微量元素的重要生理功能表现在：微量元素的重要生理功能表现在：在在酶酶系系统统中中起起特特异异的的活活化化中中心心作作用用。酶酶是是一一种种大大而而复复杂杂的的蛋蛋白白质质结结构构，它它的的作作用用在在于于强强化化生生化化作作用用。几几千千种种已已知知的的酶酶中中，大大多多数数含含有有一一个个或或几几个个金金属属原原子子。失失去去金金属属元元素素，酶酶的的活活力力就就丧丧失失或或下下降降；获获得得金金属属元元素素，酶的活力就恢复。酶的活力就恢复。在在激激素素和和维维生生素素中中起起
45、着着特特异异的的生生理理作作用用。如如甲甲状状腺腺激激素素中中缺缺少少碘碘原原子子，就就失失去去效效用用，人人体体就就会会得得甲甲状状腺腺肿大病。肿大病。输输送送宏宏量量元元素素的的作作用用，如如血血红红素素中中的的铁铁是是氧氧的的携携带带者者，它它把把氧氧带带到到每每个个组组织织、器器官官的的细细胞胞中中去去，供供应应代代谢的需要。谢的需要。微微量量元元素素在在体体液液内内，与与钾钾、钠钠、钙钙、镁镁等等离离子子协协同同，可可起起调调节节渗渗透透压压、离离子子平平衡衡和和体体液液酸酸碱碱度度，以以保保持持人体的正常生理功能。人体的正常生理功能。不同的微量元素在人体内有着不同的作用，不同的微量
46、元素在人体内有着不同的作用，一些重要的微量元素的作用是：一些重要的微量元素的作用是：铁铁是哺乳动物血液中交换与输送氧所必需的一种元素，分布是哺乳动物血液中交换与输送氧所必需的一种元素，分布于红细胞中；于红细胞中；锌锌是构成蛋白质分子所必需的，蛋白质是构成细胞是构成蛋白质分子所必需的，蛋白质是构成细胞 大部分大部分的固体物质；的固体物质；铜铜是极有效的催化剂；是极有效的催化剂；锰锰参与许多酶促反应；参与许多酶促反应；铬铬是糖代谢和脂肪代谢过程的必需元素；是糖代谢和脂肪代谢过程的必需元素；钴钴是维生素是维生素B B1212分子的一个必要组分；分子的一个必要组分；钼钼是催化嘌呤转化为尿酸的代谢过程中
47、最后一步的酶的一个是催化嘌呤转化为尿酸的代谢过程中最后一步的酶的一个组分；组分；碘碘参与合成甲状腺；参与合成甲状腺；氟氟促使牙齿和骨骼钙化；促使牙齿和骨骼钙化；硒硒是强的抗氧化剂。是强的抗氧化剂。二、元素的协同和拮抗作用二、元素的协同和拮抗作用当当某某些些共共存存的的微微量量元元素素一一同同摄摄入入人人体体内内时时，彼彼此此之之间间往往往往发发生生错错综综复复杂杂的的拮拮抗抗或或协协同同的的作作用用，影影响响体体内内的的生生理理平平衡衡。一一些些非非必必需需元元素素置置换换或或取取代代人人体体必必需需的的元元素素，如如金金或或银银取取代代铜铜、砷砷取取代代磷磷、钨钨取取代代钼钼等等都都能能危危
48、害害儿儿童童健健康康。不不论论人人或或动动物物，当当铁铁充充足足而而缺缺少少铜铜时时一一样样可可发发生生贫贫血血症症，说说明明铜铜与与铁铁在在人人体体内内显显示示生生理理协协同同作作用用；而而另另一一些些元元素素则则具具有有拮拮抗抗作作用用，即即生生物物体体中中，一一种种元元素素对对另另一一种种元元素素的的正正常常生生理理功功能能产产生生干干扰扰的现象，它既可以是抑制或抵消，也可以是加剧的现象，它既可以是抑制或抵消，也可以是加剧。铜铜与与钼钼、硒硒与与汞汞、铜铜与与锌锌、铊铊与与硒硒、铜铜与与镉镉、锌锌与与镉镉之之间间存存在在着着生生物物的的拮拮抗抗作作用用，实实验验证证明明：硒硒中中毒毒可由
49、砷酸钠水溶液缓解或完全消除。可由砷酸钠水溶液缓解或完全消除。元素的拮抗作用根据作用机理的不同，可分为：元素的拮抗作用根据作用机理的不同，可分为：直接化学反应产生的拮抗作用直接化学反应产生的拮抗作用 如如果果两两元元素素能能生生成成难难离离解解的的稳稳定定化化合合物物或或两两元元素素间间能能发发生生氧氧化还原反应，它们之间可能存在着生物拮抗作用。化还原反应，它们之间可能存在着生物拮抗作用。AsAs、HgHg、CdCd、AgAg、SbSb等等元元素素对对SeSe的的拮拮抗抗，可可能能是是由由于于生生成成AsAs2 2SeSe3 3、HgSeHgSe、CdSeCdSe使使SeSe的的活活性性消消失失
50、；CrCr6+6+对对FeFe2+2+的的拮拮抗抗，实实质质是是CrCr6+6+在红细胞内被还原成在红细胞内被还原成CrCr3+3+，使，使FeFe2+2+氧化为氧化为FeFe3+3+。干干扰扰元元素素作作用用于于金金属属酶酶的的辅辅基基或或金金属属蛋蛋白白的的蛋蛋白白质质活活性性基基团团，使使酶酶或或蛋蛋白白质质遭遭到到破破坏坏，从从而而实实现现对对酶酶或或蛋白质中有益元素的间接拮抗蛋白质中有益元素的间接拮抗。如如Cd对对Zn的的拮拮抗抗作作用用，是是由由于于Cd与与巯巯基基的的结结合合比比与与Zn的的结结合合更更稳稳定定；Ag、Hg、Pb等等重重金金属属作作用用于于巯巯基基或或羧羧基基，使