水中微量元素与人体健康

第三节　水中微量元素与人体健康

微量元素和身体健康是生命科学中一个活泼的研究领域。在日常生活中人体通过饮水吸收的微量元素亦占有相应的比例，现在仅就微量元素和人体健康的一些基本知识做一些简单的介绍。

人体营养中有11种主要元素按所需多少顺序递减为氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁。前四种占人体重量的95%，其余约占体重的4%，另外人体尚有保持生命活动的“必需微量元素”，约占体重的1%都不到。每种微量元素含量均小于0.01%，它们是铁、铜、锌、锰、碘、钴、钼、硒、氟、钡等10多种。

一、锌元素

对人体的重要性早期被人们认为是促进儿童生长的关键元素与智慧元素，现在已知它是保持人体各种酶长期系统的必需成分。它还是构成多种蛋白质分子所必需的元素，而蛋白质则构成细胞。所以，几乎所有的锌都分布在细胞之内，且其含量比任何别的元素更为丰富。现在，许多研究报告都说明锌具备多方面的生理功能，是一种对人生命攸关的元素。当人体缺锌时，可引起一系列的生理紊乱。尽管锌对人体有着如此神奇的作用，但是过多地摄入也是有害的。一般认为人每天需锌10～14.5毫克，多从食物与饮水中获取。

二、铁元素

铁元素是哺乳动物的血液与交换氧所必需的。没有铁，血红蛋白就不能制造出来，氧就不能得到输送，导致缺铁性贫血。值得注意的是，即使是轻度缺铁的儿童，他们的注意力也会明显的降低，从而影响他们的学习能力。人们从膳食中，比如谷类、肉类、蔬菜、水果都能获得一定的铁。估计日摄入量为10～15毫克，同时从饮水中，也可获得一定量的铁。

三、锰元素

锰元素参与造血过程，并在胚胎的早期发挥作用。各种贫血的病人，锰多半降低，缺锰地区，癌症的发病率高。有人在研究中还发现动脉硬化患者，是由于心脏的主动脉中缺锰，因此动脉硬化和人体内缺锰相关。另外，在精氨酸酶、脯氨酸钛酶的组成中，锰是不可缺少的部分，它还参与造血过程与脂肪代谢过程。

四、铜元素

铜元素是人体代谢过程中的必需元素，在红细胞的生成的组织中，铁有释放及骨骼中枢神经系统与结缔组织的发育中，它均具有重要的作用。如：它可促使无机铁变为有机铁，促进铁由贮存场所进入骨髓，加速血红蛋白及卟啉的生成，在氧化还原体系中是一种极有效的催化剂。缺铜会引起贫血，并由于黑色素不足，常形成毛发脱色症。甚至可产生白化病，有研究证明缺铜可引起心脏增大、血管变弱、心肌变性、心肌肥厚等症状，故和冠心病相关。

五、钴元素

钴元素对人体的功能主要是通过维生素B₁₂在人体内发挥其生理作用，其生化作用是剌激造血，促进动物血红蛋白的合成；促进胃肠道内铁的吸收；防止脂肪在肝骨沉积。

人若缺钴，就会引起巨细胞性的贫血，并影响蛋白质、氨基酸、辅酶及脂蛋白的合成。在一些主干风化火成岩层以及超基型岩层中的矿泉水，钴的含量较高。

六、钼元素

一般饮水中钼含量很低，一般低于1毫克/升每升，这也是人体缺钼的原因之一。缺钼地区的人群食道癌发病率较高。我国食道癌集中高发区的调查资料显示，病区饮水中以缺钼铜、锌、锰为其特征，钼摄入过多或缺乏会引起龋齿、肾结石、营养不良。

七、铬元素

铬元素具有从铬离子到Cr^6＋的氧化物形态。但在自然界，主要是以铬离子最为常见，客观存在作为人类必需的微量元素所起的生理作用，也是限于铬离子的形态，而铬离子则对人体是有害的。

铬离子对人体的生理功能，据当前大量研究成果显示，主要是对葡萄糖类与类脂代谢以及对于一些系统中氨基酸的利用是十分必需的。因此，缺铬易导致胰岛素的生活活性降低，从而发生糖尿病。1959年生物医学家默茨证实，铬是葡萄糖代谢过程中胰岛素的利用所必需的一种要素。对于一些自于饮水中铬含量低地区患蛋白脂缺乏症的儿童，用铬剂进行治疗后，恢复了他们对葡萄糖的正常消化力。现今人类对铬的需要量尚未见到明确的报道，从摄取与吸收的情况来看，每天摄入50～110毫克是足以满足生理需要的。

八、钒元素

钒元素具有一定的生物学活性，是人体必需的微量元素之一。钒对造血过程有一定的积极作用，钒可抑制体内胆固醇的合成，有降低血压的作用。动物缺钒可引起体内胆固醇含量增加，生长迟缓，骨质异常。

九、硒元素

硒作为人体所需微量元素，在防癌、抗癌、预防与治疗心血管疾病、克山病与大骨节病等方面的重要作用已为世人所公认，确是维持人体健康的必需营养性微量元素。硒在人体内主要功能是：首先硒是组成各种谷胱甘肽过氧化酶的一个重要元素，参与辅酶A与Q的合成，以保护细胞膜的结构，其次是具有抗氧化性，能够有效地阻止诱发各种癌症的过氧化物的游离基的形成。有报道指出：硒的抗氧化作用和维生素E相似，且效力更大，此外硒还能逆转镉元素的有害的生理效应。中国科学院克山病防治队根据国内、外研究成果，认为成年人每日最低需硒量为0.03～0.068毫克，推定每日0.04毫克，过多的摄入也会出现慢性中毒症。

十、碘元素

碘是人体必需的微量元素，人体缺碘，可以导致一系列的生化紊乱及生理异常，但补充大剂量的碘，又会引起甲状腺中毒症，人长期摄入过多的碘不但无益，反而有害。

十一、氟元素

氟是人体所必需的微量元素。对人体而言，它在人体内的浓度取决于外界环境状况。当环境中含氟量高时，特别是饮水中含氟量高时，氟的摄入量就多，环境缺氟时，体内亦随之缺乏。一般认为：人对氟的生理需要量为0.5～1.0毫克每天。成年人在正常情况下，每天可从普通饮水、饮食中获得生理所需的氟，由于从饮水所获得的氟几乎完全被吸收。因此饮水中含量对人体健康的影响有着决定性的作用，饮水中含氟量在0.5～1.0毫克每升为适宜范围.当饮水中含氟量为1.5～2.0毫克每升时，有时会出现斑釉齿而影响美观，而含量达到3～6毫克每升时，就会出现氟骨症，摄入氟量每日不超过4～6毫克时，在体内氟不会有累积现象产生。

氟对人体的生理功能，主要是在牙齿及骨骼的形成，结缔组织的结构以及钙与磷的代谢中有重要作用。适量的氟进入人体后，首先渗入牙齿，被牙釉质中的羟磷灰石所吸附，形成坚硬质密的氟磷灰石表面保护层。这层保护层使珐琅质在酸性质条件下不易溶解，抑制嗜酸细菌的活性，阻止某些酶对牙齿的不利作用，从而能阻止龋齿的发生。据认为：饮水中含氟量低于0～0.3毫克/升每升时，长期饮用，而从食物渠道又得不到应有的补充时，就会造成龋齿症，儿童尤为突出，老年人还会出现骨骼变脆，易发生骨折。为此，常在这样地区的给水中加入氟化物，使含氟浓度为0.6～1.7毫克/升。以每人每日水的摄入量为2升，则从加氟化物的范围为1.2～3.4毫克。当摄入过多的氟时，又会出现氟斑牙及慢性氟中毒症，这是一种严重危害人类的疾病。它使人的牙齿易于脱落，肢体变形，全身关节疼痛，严重影响人体健康，因此，当这些饮水中氟含量过高时，又必须采取降低氟的措施。

微量元素对人体必不可少，但是在人体内必须维持一种特殊的平衡状态，一旦平衡被破坏，就会影响健康。至于某种元素对人体是有益还是有害则是相对的，关键在于适量，至于多少才是适量，以及它们在人体中的生理功能与形成的结构如何等等，都值得我们作进一步的研究。