化学科学概论研究型学习课程论文

1、打分表：选题范围20%内容创新及价值40%文字撰写水平20%格式规范情况20%总分说明：红色部分为需撰写内容。化学科学概论研究型学习课程论文稀土元素与人体健康摘要：文章主要探讨稀土元素在人体中的分布、对人体健康的影响(性中毒与慢性中毒)及其药理作用和生理基础。关键词：稀土元素;人体健康 ;药理作用;生理基础一、引言中国占世界稀土资源的 41.36%, 是一个名符其实的稀土资源大国。稀土元素包括元素周期表第1II类副族元素钪、钇、镧系元素共 17 种, 由于稀土独特的化学、物理性质, 已被公认为农牧渔业的 “生长调节剂”和工业“维生素”。稀土元素进入人体有一定的积极作用 ,稀土元素可用于医药为作

2、为抗凝剂,稀土元素形成的盐 硝酸铈和其它药类的制剂可以用于治疗烧伤。动物及人体内均有一定量的稀土。国外报道人体骨骼中平均稀土质量分数为 0.5g/g, 肾脏为 10.3g/g, 酗酒者脾脏中含钐较高。但是当其含量过高时就会直接威胁人体健康,导致各种疾病的产生。二、稀土元素在人体中的分布稀土元素在人体内主要积聚在肝和骨骼中 ,并且随着年龄的增长有一定积累,但 50岁以后开始有下降的趋势, 这种现象与老年人骨骼中 Ca、P元素沉度变化相似。不同稀土元素在不同人体器官中含量也是不同的 ,钪含量在肺中最高 , 肝中其次 ,肾中最低 ;钇含量在肝中最高, 肌肉和骨骼其次 , 肺中最低;铈和镧在肺中为最高

3、 ,肾中最低。三、稀土元素对人体的影响3.1 稀土对大脑功能的影响江西赣南地区是我国离子型稀土矿床的重要分布区和稀土开发区。朱为方等对赣南重稀土区 (A 区) 、轻稀土区 (B 区) 和对照区 (C 区) 自然人群进行的调查表明，稀土区土壤、饮水和食物中稀土含量均高于对照区 , 稀土区儿童智商均数、记忆力均较对照组明显低下, 从 A 区儿童还在注意力和推理能力方面显著低于 C 区可以看出 , 重稀土可能比轻稀土更易在大脑蓄积或毒性更大。对成人体感诱发电位检查发现 , A 区居民中枢神经传导速度减慢 , 一级体感皮层原发反应区神经元放电同步性差 ( P < 0105) , 两稀土区村民眼底

4、动脉硬化者比例(43.7 %) 显著高于对照区 (15.0 %) , 胆固醇也显著高于对照区 ( P < 0.01) , A 区人群免疫球蛋白与正常值比较显著增高。3.2 稀土对女工生殖功能的影响金秉恩等对湖南桃江县稀土金属冶炼厂作业女工进行的生殖功能回顾调查表明 , 稀土冶炼作业危及女工生殖功能。作者共调查了148名各生产车间女工, 检出月经异常者 41 人 , 占27.7 % , 而 98 名对照女工仅查出 12 人 , 占 12.2 %。接触组查出月经量减少者 35 人 , 占 23.6 % ,对照组查出 9 人 , 占 9.2 %。两组月经异常率和月经量减少率均有显著差异 ( P

5、 < 0.01) 。长期接触稀土对女工生育功能也有明显影响 , 接触组自然流产率和早产率均显著高于对照组。赵光丽 (1994) 对包头选矿厂及三个稀土冶炼厂的调查还发现 , 稀土作业女工生育的低出生体重儿发生率有增高趋势 , 接触组为 5.22 % , 对照组为 2.84 %。3.3 稀土对皮肤病变的影响经皮肤吸收的稀土一般不参与全身性代谢 , 但对局部皮肤产生损害。王媚媚等对包头三个稀土厂的调查表明 , 稀土粉尘作业可引起皮肤、头发和指甲损害 , 而且接触时间越长，损害越严重。作业工人的主要自觉症状是瘙痒 , 374 名接触者中有皮肤瘙痒者 168 人 , 占 44.9 % ,而 15

6、8 名对照工人中只有 7 人 , 占 4.4 % , 两组差异非常显著。主要的皮肤损害是皮肤干燥、色素沉着、毛发脱落及指甲变形 , 接触组明显高于非稀土作业工人。毛囊炎、毛细血管扩张等患病率与对照组比较虽无显著差异 , 但 5 年内动态观察结果提示 , 这两种损害的发病率有明显的增高趋势。3.4 稀土对呼吸系统的影响经呼吸道吸入的稀土首先沉积在上呼吸道和肺组织中 , 并随淋巴液运送到肺淋巴结, 然后再进入各个器官。长期吸入稀土粉尘可引起肺的纤维性变 , 称为稀土尘肺。我国自1963年至1980年对某稀土矿 6965 人次矿工进行 X线摄片检查 , 发现混合性尘肺83人, 检出率为1.2 %。对

7、另一稀土矿 120 名工人摄片检查,发现肺门增大、肺纹理增多增粗者16人, 占13.3 % ,诊为可疑尘肺者11人, 占9.2 % , 期尘肺3人, 占2.5 %。四、稀土元素的药理作用4.1 抗肿瘤作用目前的试验有两种截然不同的结果 ,一种认为稀土可以诱发肿瘤 ;一种认为稀土有抗肿瘤作用。对兔子静脉注射 Nd2O3或 Ce2 O3 8个月后发现了肉瘤。实验表明,动物长期暴露于稀土氟化物或氯化物的烟尘中 ,可以诱发肉芽瘤。另一方面 ,稀土化合物可通过影响肿瘤细胞 DNA分子起作用, 也可对癌细胞相关基因表达产生抑制作用 。有许多关于稀土化合物抗肿瘤作用的报道, 如在淋巴肉瘤和淋巴性白血病的老鼠

8、身上,证明稀土有抗肿瘤活性,而且使用稀土甘氨酸配合物比使用稀土无机盐具有更大的活性。给患病的动物注射稀土元素后 ,由于稀土离子破坏了有机体中 Ca2+, Mg2+和磷的代谢作用,使肿瘤中的这些元素含量增加。稀土的抗肿瘤作用可能与这一过程有关。4.2 抗突变作用肖白等应用SOS显色法研究了有机稀土化合物的抗突变作用发现抗坏血酸稀土、柠檬酸稀土及乙二胺四乙酸稀土分别0.5 2.5、120 mg/mL及5 40 mg/mL时 ,对已知致癌物亚硝基胍和3, 4苯并芘诱导的 SOS反应具有抑制作用,且有较好的剂量效应关系 。4.3 抗炎作用据报道,前东欧国家曾研究制出一种含稀土的软膏,用来治疗接触性皮炎

9、,其疗效不次于肾上腺皮质激素药物。由于该药不含抗菌素和激素,长期使用无副作用。稀土化合物的抗炎作用是由于三价稀土离子与细胞磷脂有较强的亲和力, 它能稳定在溶酶体上,通过稳定细胞膜及溶酶体膜 ,抑制酶体的分泌,从而达到抗炎的目的。近来,有人将硝酸铈与磺胺嘧啶银配合成霜剂治疗烧伤效果更好,这可能与稀土的抗炎作用有关。4.4金属调节剂稀土具有调节胰岛素细胞分泌功能的作用 ,促进胰岛素吸收和降低血糖的程度与稀土的种类和浓度有关。稀土还对肝细胞的弱分裂活性有一定的促进作用 ,稀土离子可以增加原代肝细胞内 DNA含量,促进细胞增殖 ,改变肝细胞周期时相 , 减少正常肝细胞凋亡。4.5 抗凝血作用 稀土化合

10、物是一种典型的抗凝血剂, 它的抗凝血性质与稀土阳离子和阴离子都有关, 由于它能与凝血原肽链上的-羧基谷氨酸形成更稳定的化合物, 致使配合物的构型发生变化, 丧失继续Ca2+结合的能力,从而中断整个凝血过程。五、稀土元素的生理基础5.1 稀土元素能够进入细胞用氯化铈灌胃法证明 , 铈可通过大鼠消化道和细胞膜两道屏障进入红细胞。而且稀土元素可能会影响遗传物质和蛋白酶的功能。用大鼠肝细胞和人红细胞做实验, 发现铈和钆能通过细胞膜进入细胞,这些稀土元素在肝细胞内主要集中在细胞核中 ,而在红细胞内主要集中在膜蛋白中,这表明稀土可能会影响遗传物质和蛋白酶的功能。5.2 稀土促进钙离子内流实验证明, 细胞增

11、殖时胞质中钙浓度增加, 并且需要外源性钙离子, 稀土则能促进钙离子内流 。动物经口吸收铈后细胞内的钙和氯含量增加。正常红细胞每克干重含钙量约为 8 g, 稀土灌胃 40 d后 , 胞浆内含钙量大约 150 g, 氯含量也比正常值增加了 5 倍。用大鼠肝细胞体外培养法和成纤维细胞放射性Ca示踪法证明, 在浓度为 10-310-5 mol/L范围内, 稀土能促进钙离子内流 ,而稀土的这种促进作用是通过激活钙离子通道造成的。5.3 稀土对自由基的调节在正常条件下, 自由基对机体起保护作用, 体内也存在一整套抗氧化系统清除多余的自由基。当超过清除能力时, 多余的自由基就会对机体产生一系列损害, 稀土在

12、一定条件下则可能成为有害自由基的清除剂。镧、铈2 ×10-14 2 ×10-7 mol/L浓度范围内有强烈抑制人红细胞膜脂质过氧化的作用, 但二者不成正比关系。铽和钇在浓度 <2 ×10-5 mol/L时有抑制作用, 高于此浓度时则表现出明显的促进脂质过氧化作用 。5.4稀土还可以调节酶的活性、激素分泌以及免疫活性低剂量 (10-610-11 mol/L)La3 +对培养大鼠细胞有促进平滑肌细胞线粒体琥珀酸脱氢酶活性的作用, 但高剂量 (10-410-3 mol/L)时有抑制作用。六、结束语稀土元素的氢氧化物、氯化物和硫化物均可溶于水和酸,并能与EDTA和氨基酸形成稳定的络合物。人体摄入过多可能会对健康产生一定危害。但稀土在地表的分布极其广泛，且含量大多数不高。所以除了一些从事稀土开采方面工作的工人之外，其他人不必过于担心因摄入过多稀土而导致身体问题的出现。而且，摄入少量的稀土对人体健康甚至