第二章 化学元素与人体健康

第二章化学元素与人体健康常量/微量元素与人体健康与元素有关的疾病有害微量元素

1.常量元素与人体健康人体中含量较多的的元素有11种，约占人体总重量的99.95％。含量大于体重0.01％的元素，称为常量元素，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体重0.01％，每人每天需要量在100毫克以下的元素，占人体元素总量的0.05%。必需微量元素有铁、铜、锌、锰、钼、钴、钒、镍、铬、锡、氟、碘、硒、硅14种。人体中的元素微量元素

微量元素又可分为必需微量元素、非必需微量元素和有害微量元素。

必需微量元素：铁（凡）、铜（cu）、锌（zn）（Mn）、

铬（Cr）、硅（si）、硒（Se）、碘（l）、氟（F)等。

非必需微量元素：生物学作用还不明确，又没有

发现其明显毒性的元素。

有害微量元素：重金属元素如镉（Cd)、汞(Hg)、

铅(Pb)和非金属砷(As)等。这些划分是相对的。人体内必需微量元素过量时，也会造成危害。有害微量元素的浓度很低或形成特殊的化学态势时，也不会产生毒性作用。如氧化砷是剧毒品，海带中的砷却无毒性。实验证明，微量砷还具有某些生物学作用。必需微量元素的生理功能“生命的火花”1.微量元素是构成金属酶和酶的活化剂超氧化歧化酶：SOD属于金属酶，按照结合金属离子种类不同，可分为：含铜与锌超氧化物歧化酶（CUZNSOD）、含锰超氧化物歧化酶（MN——SOD）和含铁超氧化物歧化酶（Fe——SOD）。三种SOD都催化超氧化物阴离子自由基歧化生成过氧化氢与氧气。每10克新鲜螺旋藻中，含有10000至37500单位的活性SOD。SOD是自然界动植物和好气微生物中普遍存在的一种重要极微量的生命物质。对于人类和一切生物来说，没有SOD的存在，生命就不存在。SOD是人体内的一种重要的细胞保护酶，既能防辐射损伤，又能有效地抵抗过氧化阴离子自由基，从而延缓衰老，调节机体代谢能力，提高人体自身的免疫功能。

2.微量元素是激素和维生素的活性成分一些激素和维生素没有微量元素参与也会失去作用，甚至不能合成。例如，没有碘，甲状腺素就无法合成；铬可激活胰岛素；钴是合成维生素B12的主要成分等。

3.微量元素与常量元素的协同微量元素可协助常量元素的输送，如铁-血红素-血红蛋白-氧气；微量元素与体液内的钾钠钙镁等离子协同，调节渗透压、维持离子平衡和体液酸碱度，以保持人体正常生理功能。特殊作用：与遗传密切相关(铬、锌、铜、锰存在于核酸中)与疾病发生有关(碘、氟-地方病)与生长发育有关(铜、铁、锰、碘、钙镁-身高)微量元素生物学效应的双重性微量元素对基体的作用不仅取决于它们的存在形式，而且与它们在体内的浓度有关。完全缺乏：机体不能维持正常生命过程导致死亡；摄入不足：生物学功能障碍，生理生化反应不能正常进行；内分泌紊乱；生长发育受阻-微量元素缺乏症；微量元素能维持机体处于最佳剂量范围有较大差别，不同个体对同一微量元素的最佳剂量范围也不完全相同。影响微量元素吸收的因素肠道内的PH机体内环境稳态调节微量元素的理化性状膳食成分微量元素的相互作用2.与元素有关的疾病碘缺乏与过量疾病及其预防甲状腺是属于人体内分泌系统的一个重要器官，它位于颈前部，贴附在喉下部及气管上端的前面及两侧，能随吞咽动作而上下移动。甲状腺分左右两叶，一般右叶稍大，两叶的中部是相连的，连接部比较狭窄，所以称为"峡"，从整体上来看，两叶较大，峡部较小，好象一只蝴蝶。碘甲状腺在胚胎发育的第3－5周就已有甲状腺原基形成，随胚胎的发育逐渐完整，直到青春期才发育完全。在正常情况下，由于甲状腺质地柔软，又被周围的筋膜、肌肉、皮肤所包埋覆盖，所以在外表上不易看到。甲状腺的主要作用是合成、贮存和释放甲状腺激素。碘对人体的作用是通过合成的甲状腺激素来实现的。甲状腺激素是人体最重要的激素之一，主要生理作用有：*维持机体能量代谢：提供生命活动所需的能量、保持体温。*促进体格发育：调控儿童骨胳发育、性发育、肌肉发育、增进身高体重。*促进脑发育：胎儿和婴幼儿的脑发育有一个临界期（宫内至出生后2岁内）。缺碘——低甲状腺素——不同程度脑发育落后。（不可逆过程）*维持大脑垂体的形态、功能和代谢。碘不足，会影响机体的甲状腺激素的合成，甲状腺激素合成不足，可导致甲状腺代偿性增生肿大而发生地方性甲状腺肿。在胎儿、小儿时期如分泌不足，可影响其生长发育，使其身材矮小、智力低下，称为呆小症。长期世代居住在缺碘环境中，会影响到后代，造成普遍智力低下，使部分人成为痴、呆、傻的废人。群众中广泛流传着这样一句话"一代肿、二代傻、三代断根芽"，便是对碘缺乏病危害最为生动形象的说明。

地质原因：地球在第四纪冰河期(距今约1.8万年)，大部分陆地被冰河覆盖。后来，当冰河融化消退时，随之把地壳表层富集腐殖质和碘元素等化学元素的成熟土壤冲刷带入海洋之中，此后陆地上的岩土又经过长期的淋溶、风化而成为缺碘的新土壤，使生活在这块土地上的人类长期处于缺碘环境中。碘缺乏病的成因化学因素：碘是一种化学性质十分活泼的元素，溶解度大，迁移性强，容易流失。由于地势的影响，山区土壤中所含的碘容易随水和泥土大量地流失；那些因乱砍乱伐、植被遭受破坏的地区，由于水土的大量流失，碘流失的情况也更加严重。经济原因：地方性甲状腺肿是一种穷病，与当地的社会经济文化条件有着密切的关系。由于各种原因，山区往往比较贫穷，当地居民的营养状况比较差；同时又由于山区离海较远，群众难以常常吃到含碘丰富的海产品，这都促进了山区碘缺乏病的发生和流行。因而，碘缺乏病表现在山区重于丘陵、丘陵重于平原、内陆重于沿海，特别是那些地形倾斜、洪水冲刷以及降雨集中及有水土流失的地理环境，碘缺乏更为严重。主要临床表现：

——克汀病和亚克汀病等。

——地方性甲状腺肿、甲状腺功能低下等。

——可引起孕妇早产、流产、死胎增高，先天性

畸形或异常胎儿的出生率增加。

——引起围产期和婴幼儿期儿童死亡率增高。

——潜在的智力低下，已引起高度重视。症状与体征：①精神发育迟滞；②聋哑；③神经功能障碍；④生长发育落后；⑤甲状腺功能低下；⑥粘液水肿。地方性克汀病

临床表现

中晚期严重肿大的甲状腺会压迫气管和食管引起呼吸困难及吞咽困难，声音嘶哑，腺体内出血、疼痛等。地方性甲状腺肿患者地方性甲状腺病碘缺乏危害的特点：*广泛性：受碘缺乏病危害的人群地广人多，轻度地区受害人数占10-15%。*隐蔽性：

以损害高级思维为主，主要损害形象思维、逻辑推理和综合判断。

对一般的知觉、记忆影响不大，不易引起别人注意。

我国碘缺乏病的流行状况

我国是碘缺乏病严重流行的国家。目前，中国有4亿人生活在碘缺乏地区，占世界缺碘地区人口的40％。全国除上海市以外的其余29个省、市、自治区都有不同程度的碘缺乏病病区，计有碘缺乏病病区县1700多个。全国有地方性甲状腺肿病人660多万，地方性克汀病人近20万，亚临床型克汀病人880多万，因轻度缺碘而引起的智力偏低或低下的人，要比上面几种病人的总和还要大许多倍。在全国1017万智力残疾人中，80％是由于缺碘所致。

碘缺乏病的防治措施碘盐：食盐加碘是预防碘缺乏病的首选方法。碘油：国内采用碘化核桃油或豆油。碘化油分

肌肉注射和口服两种。其他方法：口服碘化钾，还有碘化面包、碘化饮水，多食富含碘的海带、海鱼等。

(1)碘盐加工供应要做到随产随销，尽

量缩短库存时间，以减少碘的损耗。

(2)销售、储存碘盐的容器是要有盖的容

器。

(3)居民食用碘从要随吃随买。

(4)要养成正确使用碘盐的习惯，炒菜熬

汤先下菜后放盐，防止碘的蒸发。碘盐的注意事项海带被认为是营养价值较高的天然食品，不仅含碘，可防治甲状腺肿大，促进智力发育，且蛋白质含量较高，具有18种氨基酸，此外，其中Ca、P、Fe等矿物质及维生素的含量也较丰富。功能是构成甲状腺素的核心物质，甲状腺激素对维持机体能量代谢；促进体格发育；促进脑发育；维持大脑垂体的形态、功能和代谢等起重要作用。缺碘导致体内生化紊乱及生理功能异常；中度缺碘会引起甲状腺肿；严重缺碘会导致发育停滞、智力低下，聋、呆滞；地方性先天性可汀病，呆小症。

多碘高碘甲状腺肿……含碘食物海藻类食品、海带、虾……我国1995年普推加碘盐（安全值内：1/万—1/5万）碘（I）铜缺乏及过量的疾病铜

铜是人体必需的微量元素之一，在成年正常人体内含量约为60~120mg,分布在身体各部分，在肝、脑、心脏及肾内浓度较高。在血液中铜主要存在于红细胞和血清中。铜的功能

与铁相似，铜也参与人体内的造血过程，催化血红蛋白的合成，同时又是人体内的一些金属酶的组成成分。若人体内铜的含量降低则神经、肌肉及肝脏等组织中的氧化代谢就无法得到调节，人体就会出现动作失调、神经失常等症状。若在婴幼儿时期严重缺铜，会导致发育迟缓、肝脾肿大、厌食等疾病。若成年人严重缺铜则会出现血管破裂、内出血及骨骼变脆等疾病。哪些食物富含铜元素？铜元素主要存在于猪肉、茄子、大白菜、芝麻、葱、黄豆、小麦、绿豆、蘑菇、香芹等食物中摄入过量铜的危害

过多的铜进入体内可出现恶心、呕吐、上腹疼痛、急性溶血和肾小管变形等中毒现象，引发急性铜中毒、肝豆状核变性、儿童肝内胆汁淤积等病症。急性铜中毒是由于偶然摄入过量铜而发病，重者可出现胃肠黏膜溃疡、溶血、肝坏死、肾损害，甚至发生低血压、休克而死亡。锌缺乏及过量疾病正常成人含锌1.5--2.5g，其中60%存在于肌肉中，30%存在于骨胳中。身体中锌含量最多的器官是眼、毛发和睾丸。跟铜有些相似的是锌也是多种酶的成分，近年来发现有90多种酶与锌有关，体内任何一种蛋白质的合成都需要含锌的酶。锌可促进生长发育、性成熟，影响胎儿脑的发育。缺锌可使味觉减退、食欲不振或异食癖、免疫功能下降，伤口不易愈合。锌的功能：※增强人体免疫力※促进人体的生长发育※维持人体正常食欲锌※促进伤口和创伤的愈合※影响维生素A的代谢和正常视觉哪些食物富含锌元素？锌元素主要存在于海产品、动物内脏、豆类、花生、小米、萝卜、大白菜等食物中。

摄入过量锌的危害1、体内锌量高，将会使人体抗癌能力降低，

甚至刺激肿瘤生长。

2、锌过量会抑制吞噬细胞的活性和杀菌力，

降低人体的免疫功能。3、过量的锌能抑制铁的利用，从而引发顽

固性缺铁性贫血。4、长期大剂量锌摄入可诱发人体的铜缺乏，

从而引起心肌细胞氧化代谢紊乱、脑

组织萎缩等一系列生理功能障碍。5、大剂量摄入锌制剂可引起锌中毒。一次

摄入80～100毫克即可中毒。硫酸锌对

人的最小致死量为50毫克／千克体重。氟过量疾病氟

氟是人体内重要的微量元素之一，氟化物与人体生命活动及牙齿、骨骼组织代谢密切相关，是牙齿及骨骼不可缺少的成分。正常人骨骼中含氟约在0.01%~0.02%，在牙齿中氟的含量约在0.01%~0.03%。氟的功能：※少量的氟可以防止龋齿※帮助老年人预防骨质疏松

氟元素主要存在于鳕鱼、鲑鱼、沙丁鱼等海鲜类食物，茶叶、苹果、牛奶、蛋等食物中。哪些食物富含氟元素？摄入过量氟的危害1、氟斑牙：俗称黄斑牙，牙齿畸形、软化，

牙釉质失去光泽、变黄。2、氟骨症：骨骼变厚变软、骨质疏松、容

易骨折。3、骨骼、关节疼痛：通常由腰、背部开始，

逐渐累及四肢大关节及足跟等部位，甚至遍及全身。4、沿受损神经根走向的放射性疼痛。5、机体代谢过程中所需要的某些酵素系统被破坏，导致多器官病变。世界性地方病牙釉质形成期摄入高氟引起的.表现为牙釉质白垩、着色或缺损改变.一旦形成，残留终生。氟骨症（skeletalfluorosis）：①疼痛：四肢、腰背大关节；②神经症状：肢体麻木，蚁走感，感觉减迟，握物无力，下肢支撑力减退；③肢体变形：表现为脊柱生理弯曲消失，活动范围受限，四肢关节僵直，上下肢弯曲变形；发生功能障碍，乃至瘫痪地方性氟病地方性氟中毒是由于长期摄入的氟量超过正常需要的水平，而引起的以氟斑牙和氟骨症为主要症状的全身性疾病。病区类型（1）饮水型（2）饮茶型（3）生活燃煤污染型氟缺少和中毒量：1、饮水中含量小于0.5PPM，龋齿的发病率上升；2、饮水中含量大于2PPM，斑釉齿的发病率上升；3、饮水中含量大于8PPM，地方性氟骨病；饮水型地方性氟病的预防1）改换水源；2）打低氟浅水井；3）饮水除氟:目前多采用活性氧化铝法。饮茶型氟中毒砖茶：顾名思义，就是外形象砖一样的茶叶。以茶叶、茶茎，有时还配以茶末压制成的块状蒸压茶，俗称砖茶。它也是紧压茶中比较有代表性的一种。用各种毛茶经过筛、扇、切、磨等过程，成为半成品；再经过高温汽蒸压成砖型或其他类型的茶块。砖茶滋味醇厚，香气纯正，独具菌花香，长期饮用砖茶，能够帮助消化，有效促进调节人体新陈代谢，对人体起着一定的保健和病理预防作用。由于边疆少数民族肉、奶食品吃得较多，蔬菜较少，而喝茶既可消食去腻，又可补充人体所需的多种维生素和微量元素，故有“宁可一日无食，不可一日无茶”之说，砖茶已成为他们生活中的必需品。砖茶一般不是用茶的嫩芽叶加工制成的，而是用老树叶加工成的。氟含量比其他茶类高，是绿茶、花茶的几十倍、几百倍。藏族牧民摄入过多的氟，会导致慢性中毒。藏民们认为，砖茶喝得过量、过浓感到头昏、手足发麻、抽搐、四肢关节痛等。当地嗜茶藏民和青少年中，氟骨症、氟斑牙的发病率高达73.5％、51.2％。当地没有饮砖茶习惯的汉族成人和青少年没有一例患氟骨症或患氟斑牙。燃煤污染型氟中毒病区成因这类病区形成的主要原因是居民长期使用无排烟道的土炉灶，燃烧高氟煤取暖、做饭或烘烤玉米、辣椒等主要食物，造成室内空气、粮食和蔬菜氟污染，导致慢性氟中毒。居民家中储备煤病区居民使用的土炉辣椒等粮食放在室内烘烤,严重污染病区分布燃煤污染型地氟病病区分布在我国的14个省(市、区),其中97.45%病区村分布在中、西部地区的贵州、四川、云南、重庆、陕西、湖北和湖南

燃煤污染型地氟病不同地区病区村比例构成(%)防治措施停用高氟煤，改烧低氟煤改炉改灶改变粮食、辣椒等食物的干燥、保存、食用方式。改变燃料结构调整住房结构进行健康教育全国重点地方病防治规划（2004~2010年）

卫生部国家发展改革委财政部

到2010年全国新改炉改灶降氟300万户，病区户改炉改灶率达到75%，90%以上的新建炉灶在5年后性能良好，居民正确使用炉灶率达到95%以上。功能对骨骼和牙齿的生长具有重要作用缺氟南方高温多雨地区，氟易流失，土壤、水体中含氟量较低。造成龋齿；引起老年性骨质疏松症……多氟会破坏人体中氟、钙、磷的正常比例；破坏牙齿珐琅质、光泽消失、氟斑牙；氟骨病：晚期出现四肢麻木无力、腰酸背痛、骨骼变形含氟食物茶、含氟水、含氟牙膏……氟(F)砷过量疾病

元素砷是人体中存在的微量元素，也是一种致癌物。砷致癌原因主要是砷课引发体内脂质过氧化增强，造成DNA氧化损伤，诱导细胞凋亡，可导致基因突变。乌脚病，为1950年代末期，台湾西南沿海地区特有的末梢血管阻塞疾病，因患者双足发黑而得名。其中又以嘉义县布袋镇、义竹乡及台南县学甲镇、北门乡等四个滨海乡镇案例最多。乌脚病很早就确定为井水含砷过高有关，随着自来水普及后病患已大幅减少。此外，由于中国大陆、菲律宾、蒙古、罗马尼亚、智利、阿根廷、墨西哥等地工业污染河川，居民改饮含砷井水，导致其他地区产生亦产生乌脚病类似案例。砷近些年，由于工业废水处理不当、杀虫农药使用不当，造成地面水和海水的污染，使水中含砷量增加。水中的虾和海带等部分动植物中，砷的含量也明显升高。砷又分为三价砷和五价砷，五价砷基本无毒，三价砷毒性剧烈，人们熟知的剧毒品砒霜就是三价砷。而在河虾或海虾等软甲壳类食物中，因环境污染，含有浓度很高的五价砷化合物。三氧化二砷，俗称砒霜，分子式As2O3，是最具商业价值的砷化合物及主要的砷化学开