微量元素與人類健康

微量元素與人類健康浙江省奉化市武嶺中學(xué) 徐哉芳人是有生命的物質(zhì)，與其它物質(zhì)一樣也是由各種化學(xué)元素組成的。在這些元素中，通常把含量高于1/10000的稱為常量元素；含量低于1/10000的稱為微量元素（痕量元素）。人體中常量元素有11種：O、C、H、N、Ca、P、K、S、Na、Cl、Mg，共占人體質(zhì)量的99、95%。其中C、H、O、N、S、P占94%稱為基本結(jié)構(gòu)元素，K、Na、Ca、Cl稱為宏量礦物元素。H、O兩種元素的H2O占人體總質(zhì)量的70%；O占65%。這些人體內(nèi)必需的元素其主要功能有三個方面；①維持人體細(xì)胞內(nèi)外液體的滲透平衡，調(diào)節(jié)體液的酸堿度，形成骨骼等硬組織、支撐身體、維持有力的運(yùn)動形式。②維持神經(jīng)，肌肉細(xì)胞膜的生物興奮性，傳遞信息，使肌肉收縮。③促使血液湖凝固和催化體內(nèi)生物化學(xué)反應(yīng)。體內(nèi)C、H、O、S、N、P又是構(gòu)成人體蛋白質(zhì)、脂肪、糖類及核酸的主要成分。沒有它們，生命將不復(fù)存在。99%的Ca構(gòu)成骨鹽存在于骨骼與牙齒中、1%的Ca用于體液中維持正常的生理功能……。微量元素大致可分為三類：人體必需的：Fe、I、Cu、Zn、Mn、Co、Mo、F、Se、Cr、Sn等。有害的：As、Cd、Hg、Pb、Sb、Ba、V等。其中Cd、Hg、Pb是有名的有毒元素。有待進(jìn)一步研究的：Ti、Ni、Si等。這些微量元素雖然僅占人體總量的0.5%濃度極低，如Co元素還不到十億之一。但其作用是非同小可，生理功能顯著。由于元素含量低，過去在生活中常常被被忽視。下面我們介紹幾種與我們?nèi)粘Ｉ畋容^接近的微量元素。有害的微量元素Pb、Hg、Cd。一、鉛Pb鉛是大家熟悉的一種金屬，人類使用的七種金屬（Cu、Au、Ag、Sn、Pb、Fe、Hg）之一。過去曾用作盛酒的容器，也用作輸水管。目前我國的廣大農(nóng)村還有用鉛和錫合金制盛酒的容器，爆米花機(jī)的密封蓋處有一層用鉛錫合金制成金屬墊，用以保證熱氣不外漏。油漆、汽油中含鉛。這些都成為人類鉛中爆的源頭。鉛廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。椐統(tǒng)計全世界每年生產(chǎn)鉛約有350萬噸，過去大約有10%（過去）以烷基鉛的形式作為汽油抗爆劑使用，這些鉛在汽缸中燃燒后排出，會污染大氣。其中約40%用于制造鉛蓄電池，還用于制造電纜外套、建筑材料、炸藥等。在上述這些工業(yè)部門的生產(chǎn)過程中、以及產(chǎn)品使用過程中，都要排放出大量含鉛的廢氣、廢水和廢渣。僅每年排入空氣中的鉛就有數(shù)萬噸之多。從測定城市樹木不同年輪的含鉛量可以看出近50年來鉛含量在急劇增加。研究地球上鉛含量分布可知：城市高于農(nóng)村；靠近公路的植物和土壤含鉛高于遠(yuǎn)離公路的地方。美國馬里蘭州的公路兩旁測定結(jié)果：距離公路0.3米處的干燥土壤中的鉛含量是離公路300米處的3.6倍。在人類生活的環(huán)境里，股含量在不斷增加，而人每天都要呼吸周圍的空氣，要飲水，要吃由土壤種出來的糧食。人體里的鉛含量，也在不斷增加。現(xiàn)代人體中的鉛含量，大約是百萬分之一點(diǎn)一七，比古代人高出100多倍。鉛能通過呼吸道、消化道、皮膚等進(jìn)入人體，通過逐漸積累的形式，蓄積于腎臟、骨骼等組織、器官中，造成慢性中毒。鉛的毒性表現(xiàn)，主要是損害神經(jīng)系統(tǒng)、造血器官和腎臟。常見癥狀是、食欲不振、頭痛失眠、肌肉酸癇、腸胃炎、貧血、口腔有金屬味等。嚴(yán)重者可發(fā)生休克甚至死亡。為了防止鉛中毒，許多國家都規(guī)定食品中的最高鉛含量。如我國食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、冷飲食品、奶粉、煉乳、味精、醬類等鉛含量不得超過1mg/kg；醬油、食醋、酒等，不得超過1mg/L。20世紀(jì)90年代開始我國已禁用含鉛汽油，研究開發(fā)汽車?yán)锏拇呋b置等都由利于控制空氣中的鉛含量。目前人體中的鉛含量依然是比較低的，我們保持警惕，控制鉛的排放，人類的生存環(huán)境必將得到進(jìn)一步治理，不必為此過分擔(dān)心。二、汞Hg汞是一種污染很厲害的重金屬。汞中毒有三種類型：汞蒸氣、無機(jī)汞、烷基汞中毒。液態(tài)汞無毒，但易變?yōu)楣魵?，汞蒸氣劇毒，空氣中汞蒸氣的最大含量?.1mg/m3。故日常生活中需加倍小心使用溫度計，日光燈等。進(jìn)入人體的汞，主要來自食物，特別是魚類、肉類，人體吸收后10%保存在毛發(fā)內(nèi)。1964年東京奧運(yùn)會，對各國運(yùn)動員測定頭發(fā)中汞含量：日本人最高，是美國人的2倍、法國人的2.5倍、英國人的4倍、烏拉圭人60倍。這跟日本人是一個群島國家、魚類等海產(chǎn)品是日本居民的主要菜單有關(guān)。汞慢性中毒、開始是感覺疲乏，頭暈失眠，肢體唇舌麻木，此一步發(fā)展會運(yùn)動失調(diào)，言語失調(diào)、視力模糊，損害腎臟和肝臟（蓄積中毒）。過去人類對其為害作用認(rèn)識不夠?，F(xiàn)舉二例：1685年英格蘭王查爾斯二世，因腎臟障礙死亡。生前他很喜歡化學(xué)實(shí)驗(yàn)，而且有自己的實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)常做些跟汞有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。在他死后270年，英國的科學(xué)家對查爾斯遺留的頭發(fā)作了汞含量測定，發(fā)現(xiàn)含汞量是正常人10倍。據(jù)此推斷，他是因?yàn)楣灾卸疽鹉I臟障礙而死的。過去曾發(fā)生過這樣一個故事，有一位畫家聽朋友說，遠(yuǎn)處深山里有一個風(fēng)景奇特的湖。到了夏天，在陽光照射下，銀白色的湖面會閃閃發(fā)光，從湖面升起的微藍(lán)色的輕煙，湖邊盡是紅色的山石，真是一個仙境般的世界?？墒?，又聽說去過那里的人，很難活著回來。畫家本來就是一個特別喜歡湖光山色的人，又有很強(qiáng)的好奇心。于是，在一個天氣晴好的日子，帶上畫具，向深山進(jìn)發(fā)。一到那里，果然看到了這令人感到驚喜的畫面?？墒?，當(dāng)他開始動手作畫的時候，卻感到頭軍、惡心、呼吸困難、四肢無力。于是，他便立即收拾東西，硬堅持著回到家里。后來，又憑記憶完成了這張風(fēng)景畫。但他的身體，己經(jīng)變得十分虛弱。五年后便離開了人間。一位地質(zhì)學(xué)家得知此事后，仔細(xì)看了這幅奇特的畫，并跟一位化學(xué)家認(rèn)真進(jìn)行了研究。得出的結(jié)論是，畫上那紅色山石是硫化汞礦石，那銀白色閃閃發(fā)光的湖面，可能就是汞。因?yàn)榱蚧诔叵驴梢苑€(wěn)定存在，而在陽光的強(qiáng)烈照射下會受熱分解產(chǎn)生金屬汞。湖面上的輕煙，就是有毒的汞蒸氣，汞蒸氣原本是無色的，只有在陽光照射下才微顯藍(lán)色。為了證實(shí)這些結(jié)論，地質(zhì)學(xué)家?guī)ьI(lǐng)幾名助于，頭帶防毒面具，肩背地質(zhì)勘探工具向深山出發(fā)了。到了那里看到的果然跟畫面一樣。一點(diǎn)不錯，真是一個很大的硫化汞礦，由硫化汞分解產(chǎn)生的金屬汞湖面，足有幾千噸金屬汞之多。在自然界里，汞主要存在于硫化汞礦即辰砂里。單質(zhì)的金屬汞，在地面上極為少見。工業(yè)上汞的生產(chǎn)，一般就是采用硫化汞加熱的方法。汞中毒預(yù)防的基本對策是控制污染，嚴(yán)格防止汞及其化合物的散失?？刂剖澄镏械墓?。生活中銀汞齊可用來補(bǔ)牙，在銀汞齊還未凝固時，填入牙齒空洞里，一、二天后便可凝固。口腔中的銀汞齊是沒有毒性的，實(shí)驗(yàn)證實(shí)2000C時便開始分解產(chǎn)生汞蒸氣，人死后火葬造成汞污染已經(jīng)成為當(dāng)前急需解決的一大公害。有專家指出，火葬場煙囪口要安裝活性炭吸附裝置。三、鎘Cd鎘是自然界中比較稀有的一種重金屬元素，在地殼中含量次序?yàn)榈?7位，含量并不高。但由于人類的活動，如采礦、冶煉、顏料和其他鎘制品工業(yè)中放出的鎘污染了大氣、水和土壤，破壞了生態(tài)環(huán)境，然后又從不同途徑進(jìn)入了人體。鎘中毒也是一個十分嚴(yán)重的問題。人如誤食被鎘污染的食物，就可以引起嚴(yán)重的惡心、流涎、嘔吐、腹痛、腹瀉等中毒癥狀。長期低劑量慢性鎘中毒的最典型例子就是“痛痛病”。這種病在日本富山道是一種地方病。它的特征是極端的頭痛、胃痛、骨頭痛、骨骼畸形和骨質(zhì)脆化，甚至由于咳嗽所引起的壓迫也可使肋骨多處折斷。曾經(jīng)有幾百人死于這種痛苦的疾病。為了尋找“痛痛病”的發(fā)病原因，人們進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在日本富山道有一個大的鉛鋅礦，共生有鎘。由于礦井和冶煉廠廢水的錯誤處理，使許多含鎘相當(dāng)高的污水排入了神通河。使許多下游部分地區(qū)使用河水灌溉稻田和蔬菜。稻子吸收了該河水中的鎘，從而使稻米中含有大量的鎘。加上當(dāng)?shù)鼐用裆眢w中的鈣和維生素D的含量極低，導(dǎo)致子“痛痛痛”的較高發(fā)病率。值得一提的是“吸煙與鎘中毒”問題。煙草很容易富集鎘，每克香煙中大約含有1~2微克鎘。其中每只香煙的主流煙中有0.1?0.2微克鎘。按照這個量計算，一個人每天20支煙能吸入2~4微克鎘。同時還有較多的鎘從香煙的旁流煙中散發(fā)出來，每只煙的旁流煙中鎘含量高達(dá)0.043?7.3微克。因此，不僅吸煙者吸入了鎘，而且被動吸煙者可能攝入的更我的鎘，受害更嚴(yán)重。為了大家的健康人們應(yīng)該盡量少吸煙或者不吸煙。一般認(rèn)為，鎘在生物內(nèi)能同鋅竟?fàn)幟傅幕钚圆课?，因此，使得許多含鋅酶的正常生理功能受到嚴(yán)重阻礙。現(xiàn)己發(fā)現(xiàn)，在人體中也有一些能解重金屬中毒的一些物質(zhì)，例如金屬硫蛋白就具有這種功能，一個分子的金屬硫蛋白可以結(jié)合流7~9個鎘，使它們進(jìn)入人體后不能與重要的酶蛋白作用。以上介紹的是三種有害的微量元素，下面介紹幾種人體必需的微量元素。四、 鋅Zn鋅在自然界中分布很廣泛，水、土壤、大氣中均有，淡水中含鋅為15微克/升。人體需要的鋅主要來自食物。鋅對免疫功能的影響，在微象元素中最為明顯，體內(nèi)含鋅量的減少，會引起免疫能力降低，使人容易生病，而且得了病以后難以恢復(fù)健康。鋅與大腦的發(fā)育有著密切的聯(lián)系。大腦發(fā)育在懷孕后3個月最快，出生后繼續(xù)發(fā)育到1歲半。孕婦缺鋅會使嬰兒出生時的腦細(xì)胞數(shù)目減少，出生后缺鋅也會影響腦細(xì)胞的數(shù)目，從而影響智力，使其智力低下。鋅片一種良好的助長劑，不僅影響著兒童的智力，也影響著兒童的成長，兒童缺鋅從一種常見?。P(guān)鍵在于食譜安排不適和不良的飲食習(xí)慣）。有人主張孕婦、新生兒及時測量身體鋅水平，發(fā)現(xiàn)缺鋅要及時補(bǔ)充，過去服用硫酸鋅?，F(xiàn)在有葡萄糖酸鋅、醋酸鋅、甘草酸鋅等。兒童要多吃瘦肉、豬肝、魚類和蛋黃等動物性食物，要吃有機(jī)鋅含量高的花生、牡蠣、核桃等。不偏食和挑食。成年人長期補(bǔ)鋅還可預(yù)防和阻止白內(nèi)障的發(fā)生和發(fā)展。五、 碘I碘在自然界中分布廣泛，存在于巖石圈、大氣圈、和生物圈中，地殼中含量排名第64位，為0.00003%，由于不同地區(qū)的淡水中碘含量差別很大，導(dǎo)致地方甲狀腺腫（大脖子?。┰谝恍┑胤搅餍?。20世紀(jì)80年代初統(tǒng)計，全世界約有2億左右的人患此病，尤以第三世界國家最為嚴(yán)重。我國除東南沿海地區(qū)個別省市外，幾乎所有地區(qū)都有此病發(fā)生。80年代以來，我國發(fā)病的縣有1264個，病人1208萬。碘的作用：成年人體內(nèi)含碘人約20?50mg，其中20%在甲狀腺內(nèi)。健康的成年人甲狀腺含碘的約為8mg，碘是甲狀腺正常成分。甲狀腺是人體的內(nèi)分泌器官。進(jìn)入甲狀腺的肌的碘，唯一的目的就是用來合成甲狀腺激素。胎兒到了30周的時候，甲狀腺就有了攝取碘的能力。碘對人體的代謝作用，發(fā)育與生長，神經(jīng)系統(tǒng)均有很大的影響。缺碘最嚴(yán)家的是影響胎兒和嬰幼兒的人腦發(fā)育，導(dǎo)致智力降礙，表現(xiàn)是兒童智力殘疾，身材矮小、聾啞、癱瘓，而且有典型的呆傻丑陋面容，因而又叫“呆小癥”。這就是地方性克汀病。缺碘可引起“粗脖子”病和克汀病，有時攝入過做的碘，也可引起疾病，這種病叫做高碘甲狀腺腫。該病發(fā)生原因與刻一地區(qū)的環(huán)境、食物成飲水中，含有豐富的碘有關(guān)，日本北海道地區(qū)曾有過該病的報道。防治碘缺乏病的最經(jīng)濟(jì)，簡單的辦法就是食鹽加碘。我國從1960年以來就開始向碘缺乏的地區(qū)供應(yīng)碘鹽，日前己全國范圍內(nèi)推行。海產(chǎn)品含富的碘，經(jīng)常吃海魚、海帶等也不會得碘缺乏病。六、鐵Fe鐵是微量元素“兄弟”中的“大哥”，除硅以外；它在人體中含量最多。人體的所有組織中，都含有數(shù)量不等的鐵，其中含量最高的是肝臟和脾臟，其次是肺。鐵在人體中存在形式有兩類，一類是血紅素鐵，這部分鐵對人體之重要，可以說是與生命息息相關(guān)，沒有它們的存在，呼吸即要停止。人體內(nèi)60%?70%的鐵存在于血紅蛋白內(nèi)，15%左右的鐵構(gòu)成各種細(xì)胞色素，5%左右構(gòu)成肌紅蛋白，1?2%構(gòu)成含鐵酶。正常情況下，人體內(nèi)的鐵來源于食物。含鐵較豐富的食物有海帶、紫菜、木耳、香菇、動物肝、肉類、血、豆類等。飲食中鐵攝入量不足導(dǎo)致缺鐵性貧血是指體內(nèi)可用來制造血紅蛋白的貯存鐵已被用盡，紅細(xì)胞生成受到障礙時所發(fā)生的貧血。人群中缺鐵的發(fā)生率相當(dāng)高，特別是嬰幼兒、青年婦女和懷孕婦女更是如此。嬰幼兒因?yàn)榈?個月時母體內(nèi)貯存的一部分鐵消耗光，此時最易缺鐵。孕婦鐵的輸要量很大，妊娠期母體血容量的增加，胎兒和胎盤、臍帶的生長均需鐵，所以也須補(bǔ)鐵。進(jìn)入青春期的男女。生長迅速，血容量增加，對鐵的需要量也相應(yīng)增加。特別是年輕女子，每月要從月經(jīng)里丟失一部分鐵，如果膳食鐵攝入不足就會出現(xiàn)青春期缺鐵性貧血。主要表現(xiàn)為偏食，智力降低，對周圍事物反應(yīng)差、易怒、不安等。同時往往記憶力差，聽課時注意力不集中，智商偏低，易患病。防止缺鐵，關(guān)鍵在飲食，正常人體內(nèi)所需要的鐵，主要靠合理的飲食來保證。特別要注意矯正偏食和挑食的不良習(xí)慣。如果對缺鐵性貧血用飲食療法無效時，可服用鐵制劑、如FeSO4、葡萄糖酸亞鐵、碳酸亞鐵等，但切勿過量，防止急慢性鐵中毒的發(fā)生。七、硒Se1975年，硒被確認(rèn)為人體內(nèi)必需的微量元素，硒缺乏會引起疾病，過量的硒會引起中毒。硒在人體內(nèi)最佳濃度是：0.4?0.1mg/kg。適量的硒有增強(qiáng)人體免疫力，延緩衰老、抗癌、防腫瘤的奇特功效。因此，硒被營養(yǎng)學(xué)家們譽(yù)為“生命的奇效元素”。硒是天然的解毒劑，汞、鎘、鉛等金屬對機(jī)體有很強(qiáng)的毒性，硒能與這些金屬結(jié)合，形成金屬一曬一蛋白質(zhì)復(fù)合物，對抗其毒性。如生活在海洋中的金槍魚，它的體內(nèi)積蓄大量的汞，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過食用標(biāo)準(zhǔn)，但他并不中毒，人吃了這種金槍魚也不中毒，原因是