第二章 化學(xué)元素與人體健康

第二章化學(xué)元素與人體健康常量/微量元素與人體健康與元素有關(guān)的疾病有害微量元素

1.常量元素與人體健康人體中含量較多的的元素有11種，約占人體總重量的99.95％。含量大于體重0.01％的元素，稱為常量元素，每人每日需要量在100毫克以上的元素。

微量元素指含量小于體重0.01％，每人每天需要量在100毫克以下的元素，占人體元素總量的0.05%。必需微量元素有鐵、銅、鋅、錳、鉬、鈷、釩、鎳、鉻、錫、氟、碘、硒、硅14種。人體中的元素微量元素

微量元素又可分為必需微量元素、非必需微量元素和有害微量元素。

必需微量元素：鐵（凡）、銅（cu）、鋅（zn）（Mn）、

鉻（Cr）、硅（si）、硒（Se）、碘（l）、氟（F)等。

非必需微量元素：生物學(xué)作用還不明確，又沒有

發(fā)現(xiàn)其明顯毒性的元素。

有害微量元素：重金屬元素如鎘（Cd)、汞(Hg)、

鉛(Pb)和非金屬砷(As)等。這些劃分是相對(duì)的。人體內(nèi)必需微量元素過量時(shí)，也會(huì)造成危害。有害微量元素的濃度很低或形成特殊的化學(xué)態(tài)勢(shì)時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生毒性作用。如氧化砷是劇毒品，海帶中的砷卻無毒性。實(shí)驗(yàn)證明，微量砷還具有某些生物學(xué)作用。必需微量元素的生理功能“生命的火花”1.微量元素是構(gòu)成金屬酶和酶的活化劑超氧化歧化酶：SOD屬于金屬酶，按照結(jié)合金屬離子種類不同，可分為：含銅與鋅超氧化物歧化酶（CUZNSOD）、含錳超氧化物歧化酶（MN——SOD）和含鐵超氧化物歧化酶（Fe——SOD）。三種SOD都催化超氧化物陰離子自由基歧化生成過氧化氫與氧氣。每10克新鮮螺旋藻中，含有10000至37500單位的活性SOD。SOD是自然界動(dòng)植物和好氣微生物中普遍存在的一種重要極微量的生命物質(zhì)。對(duì)于人類和一切生物來說，沒有SOD的存在，生命就不存在。SOD是人體內(nèi)的一種重要的細(xì)胞保護(hù)酶，既能防輻射損傷，又能有效地抵抗過氧化陰離子自由基，從而延緩衰老，調(diào)節(jié)機(jī)體代謝能力，提高人體自身的免疫功能。

2.微量元素是激素和維生素的活性成分一些激素和維生素沒有微量元素參與也會(huì)失去作用，甚至不能合成。例如，沒有碘，甲狀腺素就無法合成；鉻可激活胰島素；鈷是合成維生素B12的主要成分等。

3.微量元素與常量元素的協(xié)同微量元素可協(xié)助常量元素的輸送，如鐵-血紅素-血紅蛋白-氧氣；微量元素與體液內(nèi)的鉀鈉鈣鎂等離子協(xié)同，調(diào)節(jié)滲透壓、維持離子平衡和體液酸堿度，以保持人體正常生理功能。特殊作用：與遺傳密切相關(guān)(鉻、鋅、銅、錳存在于核酸中)與疾病發(fā)生有關(guān)(碘、氟-地方病)與生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)(銅、鐵、錳、碘、鈣鎂-身高)微量元素生物學(xué)效應(yīng)的雙重性微量元素對(duì)基體的作用不僅取決于它們的存在形式，而且與它們?cè)隗w內(nèi)的濃度有關(guān)。完全缺乏：機(jī)體不能維持正常生命過程導(dǎo)致死亡；攝入不足：生物學(xué)功能障礙，生理生化反應(yīng)不能正常進(jìn)行；內(nèi)分泌紊亂；生長(zhǎng)發(fā)育受阻-微量元素缺乏癥；微量元素能維持機(jī)體處于最佳劑量范圍有較大差別，不同個(gè)體對(duì)同一微量元素的最佳劑量范圍也不完全相同。影響微量元素吸收的因素腸道內(nèi)的PH機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)微量元素的理化性狀膳食成分微量元素的相互作用2.與元素有關(guān)的疾病碘缺乏與過量疾病及其預(yù)防甲狀腺是屬于人體內(nèi)分泌系統(tǒng)的一個(gè)重要器官，它位于頸前部，貼附在喉下部及氣管上端的前面及兩側(cè)，能隨吞咽動(dòng)作而上下移動(dòng)。甲狀腺分左右兩葉，一般右葉稍大，兩葉的中部是相連的，連接部比較狹窄，所以稱為"峽"，從整體上來看，兩葉較大，峽部較小，好象一只蝴蝶。碘甲狀腺在胚胎發(fā)育的第3－5周就已有甲狀腺原基形成，隨胚胎的發(fā)育逐漸完整，直到青春期才發(fā)育完全。在正常情況下，由于甲狀腺質(zhì)地柔軟，又被周圍的筋膜、肌肉、皮膚所包埋覆蓋，所以在外表上不易看到。甲狀腺的主要作用是合成、貯存和釋放甲狀腺激素。碘對(duì)人體的作用是通過合成的甲狀腺激素來實(shí)現(xiàn)的。甲狀腺激素是人體最重要的激素之一，主要生理作用有：*維持機(jī)體能量代謝：提供生命活動(dòng)所需的能量、保持體溫。*促進(jìn)體格發(fā)育：調(diào)控兒童骨胳發(fā)育、性發(fā)育、肌肉發(fā)育、增進(jìn)身高體重。*促進(jìn)腦發(fā)育：胎兒和嬰幼兒的腦發(fā)育有一個(gè)臨界期（宮內(nèi)至出生后2歲內(nèi)）。缺碘——低甲狀腺素——不同程度腦發(fā)育落后。（不可逆過程）*維持大腦垂體的形態(tài)、功能和代謝。碘不足，會(huì)影響機(jī)體的甲狀腺激素的合成，甲狀腺激素合成不足，可導(dǎo)致甲狀腺代償性增生腫大而發(fā)生地方性甲狀腺腫。在胎兒、小兒時(shí)期如分泌不足，可影響其生長(zhǎng)發(fā)育，使其身材矮小、智力低下，稱為呆小癥。長(zhǎng)期世代居住在缺碘環(huán)境中，會(huì)影響到后代，造成普遍智力低下，使部分人成為癡、呆、傻的廢人。群眾中廣泛流傳著這樣一句話"一代腫、二代傻、三代斷根芽"，便是對(duì)碘缺乏病危害最為生動(dòng)形象的說明。

地質(zhì)原因：地球在第四紀(jì)冰河期(距今約1.8萬年)，大部分陸地被冰河覆蓋。后來，當(dāng)冰河融化消退時(shí)，隨之把地殼表層富集腐殖質(zhì)和碘元素等化學(xué)元素的成熟土壤沖刷帶入海洋之中，此后陸地上的巖土又經(jīng)過長(zhǎng)期的淋溶、風(fēng)化而成為缺碘的新土壤，使生活在這塊土地上的人類長(zhǎng)期處于缺碘環(huán)境中。碘缺乏病的成因化學(xué)因素：碘是一種化學(xué)性質(zhì)十分活潑的元素，溶解度大，遷移性強(qiáng)，容易流失。由于地勢(shì)的影響，山區(qū)土壤中所含的碘容易隨水和泥土大量地流失；那些因亂砍亂伐、植被遭受破壞的地區(qū)，由于水土的大量流失，碘流失的情況也更加嚴(yán)重。經(jīng)濟(jì)原因：地方性甲狀腺腫是一種窮病，與當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)文化條件有著密切的關(guān)系。由于各種原因，山區(qū)往往比較貧窮，當(dāng)?shù)鼐用竦臓I(yíng)養(yǎng)狀況比較差；同時(shí)又由于山區(qū)離海較遠(yuǎn)，群眾難以常常吃到含碘豐富的海產(chǎn)品，這都促進(jìn)了山區(qū)碘缺乏病的發(fā)生和流行。因而，碘缺乏病表現(xiàn)在山區(qū)重于丘陵、丘陵重于平原、內(nèi)陸重于沿海，特別是那些地形傾斜、洪水沖刷以及降雨集中及有水土流失的地理環(huán)境，碘缺乏更為嚴(yán)重。主要臨床表現(xiàn)：

——克汀病和亞克汀病等。

——地方性甲狀腺腫、甲狀腺功能低下等。

——可引起孕婦早產(chǎn)、流產(chǎn)、死胎增高，先天性

畸形或異常胎兒的出生率增加。

——引起圍產(chǎn)期和嬰幼兒期兒童死亡率增高。

——潛在的智力低下，已引起高度重視。癥狀與體征：①精神發(fā)育遲滯；②聾啞；③神經(jīng)功能障礙；④生長(zhǎng)發(fā)育落后；⑤甲狀腺功能低下；⑥粘液水腫。地方性克汀病

臨床表現(xiàn)

中晚期嚴(yán)重腫大的甲狀腺會(huì)壓迫氣管和食管引起呼吸困難及吞咽困難，聲音嘶啞，腺體內(nèi)出血、疼痛等。地方性甲狀腺腫患者地方性甲狀腺病碘缺乏危害的特點(diǎn)：*廣泛性：受碘缺乏病危害的人群地廣人多，輕度地區(qū)受害人數(shù)占10-15%。*隱蔽性：

以損害高級(jí)思維為主，主要損害形象思維、邏輯推理和綜合判斷。

對(duì)一般的知覺、記憶影響不大，不易引起別人注意。

我國(guó)碘缺乏病的流行狀況

我國(guó)是碘缺乏病嚴(yán)重流行的國(guó)家。目前，中國(guó)有4億人生活在碘缺乏地區(qū)，占世界缺碘地區(qū)人口的40％。全國(guó)除上海市以外的其余29個(gè)省、市、自治區(qū)都有不同程度的碘缺乏病病區(qū)，計(jì)有碘缺乏病病區(qū)縣1700多個(gè)。全國(guó)有地方性甲狀腺腫病人660多萬，地方性克汀病人近20萬，亞臨床型克汀病人880多萬，因輕度缺碘而引起的智力偏低或低下的人，要比上面幾種病人的總和還要大許多倍。在全國(guó)1017萬智力殘疾人中，80％是由于缺碘所致。

碘缺乏病的防治措施碘鹽：食鹽加碘是預(yù)防碘缺乏病的首選方法。碘油：國(guó)內(nèi)采用碘化核桃油或豆油。碘化油分

肌肉注射和口服兩種。其他方法：口服碘化鉀，還有碘化面包、碘化飲水，多食富含碘的海帶、海魚等。

(1)碘鹽加工供應(yīng)要做到隨產(chǎn)隨銷，盡

量縮短庫(kù)存時(shí)間，以減少碘的損耗。

(2)銷售、儲(chǔ)存碘鹽的容器是要有蓋的容

器。

(3)居民食用碘從要隨吃隨買。

(4)要養(yǎng)成正確使用碘鹽的習(xí)慣，炒菜熬

湯先下菜后放鹽，防止碘的蒸發(fā)。碘鹽的注意事項(xiàng)海帶被認(rèn)為是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的天然食品，不僅含碘，可防治甲狀腺腫大，促進(jìn)智力發(fā)育，且蛋白質(zhì)含量較高，具有18種氨基酸，此外，其中Ca、P、Fe等礦物質(zhì)及維生素的含量也較豐富。功能是構(gòu)成甲狀腺素的核心物質(zhì)，甲狀腺激素對(duì)維持機(jī)體能量代謝；促進(jìn)體格發(fā)育；促進(jìn)腦發(fā)育；維持大腦垂體的形態(tài)、功能和代謝等起重要作用。缺碘導(dǎo)致體內(nèi)生化紊亂及生理功能異常；中度缺碘會(huì)引起甲狀腺腫；嚴(yán)重缺碘會(huì)導(dǎo)致發(fā)育停滯、智力低下，聾、呆滯；地方性先天性可汀病，呆小癥。

多碘高碘甲狀腺腫……含碘食物海藻類食品、海帶、蝦……我國(guó)1995年普推加碘鹽（安全值內(nèi)：1/萬—1/5萬）碘（I）銅缺乏及過量的疾病銅

銅是人體必需的微量元素之一，在成年正常人體內(nèi)含量約為60~120mg,分布在身體各部分，在肝、腦、心臟及腎內(nèi)濃度較高。在血液中銅主要存在于紅細(xì)胞和血清中。銅的功能

與鐵相似，銅也參與人體內(nèi)的造血過程，催化血紅蛋白的合成，同時(shí)又是人體內(nèi)的一些金屬酶的組成成分。若人體內(nèi)銅的含量降低則神經(jīng)、肌肉及肝臟等組織中的氧化代謝就無法得到調(diào)節(jié)，人體就會(huì)出現(xiàn)動(dòng)作失調(diào)、神經(jīng)失常等癥狀。若在嬰幼兒時(shí)期嚴(yán)重缺銅，會(huì)導(dǎo)致發(fā)育遲緩、肝脾腫大、厭食等疾病。若成年人嚴(yán)重缺銅則會(huì)出現(xiàn)血管破裂、內(nèi)出血及骨骼變脆等疾病。哪些食物富含銅元素？銅元素主要存在于豬肉、茄子、大白菜、芝麻、蔥、黃豆、小麥、綠豆、蘑菇、香芹等食物中攝入過量銅的危害

過多的銅進(jìn)入體內(nèi)可出現(xiàn)惡心、嘔吐、上腹疼痛、急性溶血和腎小管變形等中毒現(xiàn)象，引發(fā)急性銅中毒、肝豆?fàn)詈俗冃?、兒童肝?nèi)膽汁淤積等病癥。急性銅中毒是由于偶然攝入過量銅而發(fā)病，重者可出現(xiàn)胃腸黏膜潰瘍、溶血、肝壞死、腎損害，甚至發(fā)生低血壓、休克而死亡。鋅缺乏及過量疾病正常成人含鋅1.5--2.5g，其中60%存在于肌肉中，30%存在于骨胳中。身體中鋅含量最多的器官是眼、毛發(fā)和睪丸。跟銅有些相似的是鋅也是多種酶的成分，近年來發(fā)現(xiàn)有90多種酶與鋅有關(guān)，體內(nèi)任何一種蛋白質(zhì)的合成都需要含鋅的酶。鋅可促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、性成熟，影響胎兒腦的發(fā)育。缺鋅可使味覺減退、食欲不振或異食癖、免疫功能下降，傷口不易愈合。鋅的功能：※增強(qiáng)人體免疫力※促進(jìn)人體的生長(zhǎng)發(fā)育※維持人體正常食欲鋅※促進(jìn)傷口和創(chuàng)傷的愈合※影響維生素A的代謝和正常視覺哪些食物富含鋅元素？鋅元素主要存在于海產(chǎn)品、動(dòng)物內(nèi)臟、豆類、花生、小米、蘿卜、大白菜等食物中。

攝入過量鋅的危害1、體內(nèi)鋅量高，將會(huì)使人體抗癌能力降低，

甚至刺激腫瘤生長(zhǎng)。

2、鋅過量會(huì)抑制吞噬細(xì)胞的活性和殺菌力，

降低人體的免疫功能。3、過量的鋅能抑制鐵的利用，從而引發(fā)頑

固性缺鐵性貧血。4、長(zhǎng)期大劑量鋅攝入可誘發(fā)人體的銅缺乏，

從而引起心肌細(xì)胞氧化代謝紊亂、腦

組織萎縮等一系列生理功能障礙。5、大劑量攝入鋅制劑可引起鋅中毒。一次

攝入80～100毫克即可中毒。硫酸鋅對(duì)

人的最小致死量為50毫克／千克體重。氟過量疾病氟

氟是人體內(nèi)重要的微量元素之一，氟化物與人體生命活動(dòng)及牙齒、骨骼組織代謝密切相關(guān)，是牙齒及骨骼不可缺少的成分。正常人骨骼中含氟約在0.01%~0.02%，在牙齒中氟的含量約在0.01%~0.03%。氟的功能：※少量的氟可以防止齲齒※幫助老年人預(yù)防骨質(zhì)疏松

氟元素主要存在于鱈魚、鮭魚、沙丁魚等海鮮類食物，茶葉、蘋果、牛奶、蛋等食物中。哪些食物富含氟元素？攝入過量氟的危害1、氟斑牙：俗稱黃斑牙，牙齒畸形、軟化，

牙釉質(zhì)失去光澤、變黃。2、氟骨癥：骨骼變厚變軟、骨質(zhì)疏松、容

易骨折。3、骨骼、關(guān)節(jié)疼痛：通常由腰、背部開始，

逐漸累及四肢大關(guān)節(jié)及足跟等部位，甚至遍及全身。4、沿受損神經(jīng)根走向的放射性疼痛。5、機(jī)體代謝過程中所需要的某些酵素系統(tǒng)被破壞，導(dǎo)致多器官病變。世界性地方病牙釉質(zhì)形成期攝入高氟引起的.表現(xiàn)為牙釉質(zhì)白堊、著色或缺損改變.一旦形成，殘留終生。氟骨癥（skeletalfluorosis）：①疼痛：四肢、腰背大關(guān)節(jié)；②神經(jīng)癥狀：肢體麻木，蟻?zhàn)吒校杏X減遲，握物無力，下肢支撐力減退；③肢體變形：表現(xiàn)為脊柱生理彎曲消失，活動(dòng)范圍受限，四肢關(guān)節(jié)僵直，上下肢彎曲變形；發(fā)生功能障礙，乃至癱瘓地方性氟病地方性氟中毒是由于長(zhǎng)期攝入的氟量超過正常需要的水平，而引起的以氟斑牙和氟骨癥為主要癥狀的全身性疾病。病區(qū)類型（1）飲水型（2）飲茶型（3）生活燃煤污染型氟缺少和中毒量：1、飲水中含量小于0.5PPM，齲齒的發(fā)病率上升；2、飲水中含量大于2PPM，斑釉齒的發(fā)病率上升；3、飲水中含量大于8PPM，地方性氟骨??；飲水型地方性氟病的預(yù)防1）改換水源；2）打低氟淺水井；3）飲水除氟:目前多采用活性氧化鋁法。飲茶型氟中毒磚茶：顧名思義，就是外形象磚一樣的茶葉。以茶葉、茶莖，有時(shí)還配以茶末壓制成的塊狀蒸壓茶，俗稱磚茶。它也是緊壓茶中比較有代表性的一種。用各種毛茶經(jīng)過篩、扇、切、磨等過程，成為半成品；再經(jīng)過高溫汽蒸壓成磚型或其他類型的茶塊。磚茶滋味醇厚，香氣純正，獨(dú)具菌花香，長(zhǎng)期飲用磚茶，能夠幫助消化，有效促進(jìn)調(diào)節(jié)人體新陳代謝，對(duì)人體起著一定的保健和病理預(yù)防作用。由于邊疆少數(shù)民族肉、奶食品吃得較多，蔬菜較少，而喝茶既可消食去膩，又可補(bǔ)充人體所需的多種維生素和微量元素，故有“寧可一日無食，不可一日無茶”之說，磚茶已成為他們生活中的必需品。磚茶一般不是用茶的嫩芽葉加工制成的，而是用老樹葉加工成的。氟含量比其他茶類高，是綠茶、花茶的幾十倍、幾百倍。藏族牧民攝入過多的氟，會(huì)導(dǎo)致慢性中毒。藏民們認(rèn)為，磚茶喝得過量、過濃感到頭昏、手足發(fā)麻、抽搐、四肢關(guān)節(jié)痛等。當(dāng)?shù)厥炔璨孛窈颓嗌倌曛?，氟骨癥、氟斑牙的發(fā)病率高達(dá)73.5％、51.2％。當(dāng)?shù)貨]有飲磚茶習(xí)慣的漢族成人和青少年沒有一例患氟骨癥或患氟斑牙。燃煤污染型氟中毒病區(qū)成因這類病區(qū)形成的主要原因是居民長(zhǎng)期使用無排煙道的土爐灶，燃燒高氟煤取暖、做飯或烘烤玉米、辣椒等主要食物，造成室內(nèi)空氣、糧食和蔬菜氟污染，導(dǎo)致慢性氟中毒。居民家中儲(chǔ)備煤病區(qū)居民使用的土爐辣椒等糧食放在室內(nèi)烘烤,嚴(yán)重污染病區(qū)分布燃煤污染型地氟病病區(qū)分布在我國(guó)的14個(gè)省(市、區(qū)),其中97.45%病區(qū)村分布在中、西部地區(qū)的貴州、四川、云南、重慶、陜西、湖北和湖南

燃煤污染型地氟病不同地區(qū)病區(qū)村比例構(gòu)成(%)防治措施停用高氟煤，改燒低氟煤改爐改灶改變糧食、辣椒等食物的干燥、保存、食用方式。改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)調(diào)整住房結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康教育全國(guó)重點(diǎn)地方病防治規(guī)劃（2004~2010年）

衛(wèi)生部國(guó)家發(fā)展改革委財(cái)政部

到2010年全國(guó)新改爐改灶降氟300萬戶，病區(qū)戶改爐改灶率達(dá)到75%，90%以上的新建爐灶在5年后性能良好，居民正確使用爐灶率達(dá)到95%以上。功能對(duì)骨骼和牙齒的生長(zhǎng)具有重要作用缺氟南方高溫多雨地區(qū)，氟易流失，土壤、水體中含氟量較低。造成齲齒；引起老年性骨質(zhì)疏松癥……多氟會(huì)破壞人體中氟、鈣、磷的正常比例；破壞牙齒琺瑯質(zhì)、光澤消失、氟斑牙；氟骨?。和砥诔霈F(xiàn)四肢麻木無力、腰酸背痛、骨骼變形含氟食物茶、含氟水、含氟牙膏……氟(F)砷過量疾病

元素砷是人體中存在的微量元素，也是一種致癌物。砷致癌原因主要是砷課引發(fā)體內(nèi)脂質(zhì)過氧化增強(qiáng)，造成DNA氧化損傷，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，可導(dǎo)致基因突變。烏腳病，為1950年代末期，臺(tái)灣西南沿海地區(qū)特有的末梢血管阻塞疾病，因患者雙足發(fā)黑而得名。其中又以嘉義縣布袋鎮(zhèn)、義竹鄉(xiāng)及臺(tái)南縣學(xué)甲鎮(zhèn)、北門鄉(xiāng)等四個(gè)濱海鄉(xiāng)鎮(zhèn)案例最多。烏腳病很早就確定為井水含砷過高有關(guān)，隨著自來水普及后病患已大幅減少。此外，由于中國(guó)大陸、菲律賓、蒙古、羅馬尼亞、智利、阿根廷、墨西哥等地工業(yè)污染河川，居民改飲含砷井水，導(dǎo)致其他地區(qū)產(chǎn)生亦產(chǎn)生烏腳病類似案例。砷近些年，由于工業(yè)廢水處理不當(dāng)、殺蟲農(nóng)藥使用不當(dāng)，造成地面水和海水的污染，使水中含砷量增加。水中的蝦和海帶等部分動(dòng)植物中，砷的含量也明顯升高。砷又分為三價(jià)砷和五價(jià)砷，五價(jià)砷基本無毒，三價(jià)砷毒性劇烈，人們熟知的劇毒品砒霜就是三價(jià)砷。而在河蝦或海蝦等軟甲殼類食物中，因環(huán)境污染，含有濃度很高的五價(jià)砷化合物。三氧化二砷，俗稱砒霜，分子式As2O3，是最具商業(yè)價(jià)值的砷化合物及主要的砷化學(xué)開