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论环境微量元素与人体健康关系
王兴超
人体化学组成与地壳元素丰度的关系Ｂａ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｂｒ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ａｇ、Ｓｒ、Ｔｉ等,对人体健康的影响仍不甚清楚。
1　人体化学组成与地壳元素丰度的关系
人类生活在地球上,不断地从生活环境中摄取生命活动所必需的营养物质(空气、水和其它物质)。英国科学家汉密尔顿调查了220名英国人血液中60余种化学元素的含量,同时将其与相应的地壳元素丰度进行对比,结果发现:除Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ和Ｓｉ外,与其它元素都具有很好的相关关系,地壳元素丰度控制生命元素的必需性这一现象被称为“丰度效应”[1]。目前的研究结果表明,人体内几乎含有元素周期表中的所有元素,按所占体重的百分比可将其分为常量元素和微量元素:常量元素占人体体重的0.01%以上,有Ｏ、Ｃ、Ｈ、Ｎ、Ｃａ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｎａ、Ｃｌ、Ｍｇ和Ｓｉ;微量元素占人体体重的0.01%以下,目前检出的约有70多种,如Ｆｅ、Ｆ、Ｓｒ、Ｂｒ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｓ、Ｃｄ等。按元素的地球化学性质及其对人体的必需性可将元素分为4类:①必需元素:必需常量元素为Ｃａ、Ｃｌ、Ｍｇ、Ｐ、Ｋ、Ｎａ和Ｓ等7种,人每天需要量在100ｍｇ以上;必需微量元素为Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆ、Ｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｓｅ和Ｚｎ等10种,每天需要量不超过几毫克。②可能必需微量元素:Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ和Ｖ等4种;③非必需或有毒的元素:Ａｌ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｐｂ和Ｈｇ等5种;④其它元素:Ｓｂ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｂｒ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ａｇ、Ｓｒ、Ｔｉ等,对人体健康的影响仍不甚清楚。
2 人体化学组分的来源人体的化学组分与其生活的环境有关,即与环境中的大气、
水和其它物质有关,而大气、水、食物、土壤等的化学成分是由环境中所分布的岩石类型和气候条件所决定的。一般情况下以该地区岩石中化学元素的平均含量为该地区的元素地球化学背景值。因为不同地区的元素地球化学背景值不同,因此、生活在不同地区的人群人体内的微量元素含量也有所差异,从对人体健康的影响而言主要表现为不足或过多。例如,某地区水中碘含量与甲状腺肿大有很好的相关性,其碘阀值为3～300μｇ/Ｌ;随着水中碘含量比3μｇ/Ｌ越来越低,则甲状腺肿大的患病率会越来越高(这一现象在新疆较为突出);随着水中碘含量比300μｇ/Ｌ越来越高,则甲状腺肿大的患病率也越来越高。这说明人体内碘含量过低和过高都会导致患甲状腺肿大疾病。此外,缺硒会引起克山病,水中钙、镁离子缺乏的地区心血管病的死亡率增高等,都属于地方性或地球化学背景性疾病。
在工业不发达的地区,由于较好地保留了天然的地球化学环境,故当地居民人体的化学
组分决定于该地区生活环境的地球化学背景;而在工业发达地区,如果由于不注意环境保护而破坏了天然地球化学环境,大气、水、食物和土壤遭受污染,当地居民人体内的化学组分含量就会发生改变。因此,在工业高度发达的国家或地区,地球化学背景已不是人体化学组分的唯一来源,环境污染将成为一个非常突出而不可忽视的问题。
3　微量元素和化学物质与人体健康的关系　　人体内的微量元素是组成骨骼、血液、细胞以及各种酶的重要成分,直接参与人体物质交换、内分泌活动和神经活动等重要功能。据目前研究结果,人体内的酶有1000种以上,很多酶都含有相应的微量元素,并担负相应的功能[2]。如果某种微量元素在人体内含量不足,则与其担负的相应的功能就会减弱,使人出现病态;如果人体内某种元素含量过高,则人体会出现中毒现象或生态变异。此外,化学物质对人体健康的影响已是众所周知的事实。
3.1　环境中的微量元素和化学物质对人体健康的影响　　环境中的微量元素和化学物质对人体健康的影响是多方面的,主要表现为环境污染所引起的急性中毒、慢性中毒、致癌、致畸、致突变等[3]。
（1） 急性中毒:如烟雾事件,大量燃煤时排出的有害气体和飘尘,在气温逆增时迅速
与水蒸气结合,形成烟雾事件,如英国、美国、西德和比利时在1852～1965年期间发生的烟雾事件中就导致七万多人丧生;又如大量汽车尾气所造成的光化学烟雾,能使人们产生急性中毒,尤其是对人的呼吸系统为害尤甚。(2)慢性诱导致病作用:主要为某些化学物质对人体的慢性损害,包括五个方面:①慢性中毒:如汞中毒引起的水俣病。②致癌作用:引起致癌作用的因素有化学物质(占90%),病毒(5%)和放射性(5%)。据报导,有1000多种化学物质可引起癌症。致癌化学物质可分三类:第一类化学物质有砷、铬和铬酸盐、镍和羰基镍、石棉、苯并(ａ)芘、α-萘胺、联苯胺、4-氨基联苯、4-硝基联苯、二氯甲醚、氯甲甲醚、氯乙烯等。第二类为疑有致癌作用的物质,有铍、镉、亚硝胺类化合物、黄曲霉毒素、一些芳香胺类染料等。第三类为潜在致癌化学物质,有滴滴涕、六六六、四氯化碳、氯彷、二甲基肼等。以美国为例,由化学物质引起的癌症死亡率从1900年的第8位上升到1974年的第二位。③慢性致畸作用:即化学物质和病毒对孕妇感染并影响到胎儿,使婴儿患先天性心脏病和导致先天性畸型。据对美国该类疾病的统计,先天性心脏病和先天性畸型患者的死亡率在1952年分别排第八位和第十位,到1978年则分别上升到第二位和第三位。据目前统计,起致畸作用的化学物质有600多种。④致突变作用:这是由于某些化学物质、病毒和放射性的作用改变了生物的遗传基因所致。目前已知的致突变物质有数百种,包括霉菌毒素、药物、工业毒物、农药、食品添加剂和大气污染物等。⑤致敏作用:这是某些化学物质使呼吸系统或皮肤产生过敏性炎症,如生漆、二硝基氯苯、三聚甲醛、酚醛树脂等常常引起过敏性皮炎;镍盐、砷盐等粉尘可引起过敏性皮炎和过敏性鼻炎。
3．2营养元素与有害元素营养元素是人体的必需元素,而有害元素则是会使人体产生不良反应的元素。所谓有害和有益只是一种相对的概念,任何元素摄取过多对人体都是有害的。对食物也是如此,任何食物吃多了都是有害的,如长期高脂肪、高蛋白饮食会导致冠心病。几乎任何一种元素或化学组分,人体汲收过多了就有毒性,过少了显示缺乏症[4]。祖国医药宝库中有许多具有解毒作用的中草药,它们不仅能抑制病原菌的毒素,而且能解某些有害元素的毒性,只要对症下药,就可药到病除。
4　人类健康面临的威胁随着工业化的高度发展和人民生活水平的不断提高,人类生存环境的污染程度日趋严重,人类健康面临的威胁也越来越大。这种威胁主要包括以下四个方面:环境污染、生态环境破坏、营养失衡和乱服药物、补品等。
4.1　环境污染环境污染包括工业三废、农药化肥和矿山生产的废弃物等对环境造成的破坏。环境污染主要表现为对有关地区大气、水、土壤和食物的污染。这些污染改变了环境中包括微量元素在内的地球化学背景,引起了某些元素和化学物质在大气、水和土壤中的地球化学异常。环境中具有异常含量的微量元素和化学物质从不同渠道进入人体,在人体内逐步积累而致病。例如:日本的水俣病(汞中毒),采矿工人由于粉尘污染引起的矽肺病和印刷工人的铅中毒等。据统计,由现代工业所产生的化学污染物质已超过1000种。
4．2生态环境的改变由于大量砍伐树木和盲目垦荒,植被遭受严重破坏,结果造成水土流失,沙漠面积扩大,小范围的气候调节失控,生态环境严重恶化,灾害频仍。这在我国北方许多地区尤为突出,在那些地区农业生产低下,有时甚至颗粒无收,居民生存受到严重威胁,有时为居民和牲畜提供洁净的饮用水都很困难,更谈不上提高生活质量了。长江上游的林木被大量砍伐,引起严重的水土流失,江水混浊,河床泥砂增厚,结果容易导致洪水泛滥,使长江两岸人民生命财产遭受严重威胁和损失。
4.3　营养失衡随着改革开放的深入发展,人民生活水平不断提高,饮食习惯发生了很大的改变,由原来的主要摄入碳水化合物型转变为主要摄入高蛋白、高脂肪的高能量型,能量的摄入量与消耗量失去平衡,营养过剩日趋明显,肥胖人群的数量正在迅速增长,于是心脑血管病、糖尿病的发病率不断上升。例如,西方国家心脑血管病的死亡率由过去的第八位上升到第一位,其主要原因就是从不良饮食中汲取能量过剩。另一些人为了追求身材苗条而减少饮食或不食肉类,结果导致营养不良,身体虚弱而多病。当前,年轻人的生病比例(尤其是女性)正在逐步上升,偏食和饮食不足可能是其主要原因。
4.4　乱服药物、补品随着人民生活水平的不断提高,对生活质量的要求也相应提高。对一些人来说,追求长寿、追求美容、追求享乐已成为时尚。各种长寿药品和补品、化妆品、壮阳补肾类药品等在市场上比比皆是,尤其是有些推销广告做得夸大其词,误导消费者,促使有些人过量服用补品,导致摄入的微量元素和营养素失去平衡而造成人体生理功能紊乱而致病。同样,有病不看医生,乱服药,这样不但往往是病未治好,却对身体健康造成了新的损害。5　维持人体营养平衡、增强体质的一些措施　　(1)保持正常的良好的饮食习惯,以维持人体内营养、能量和微量元素的平衡。培养起不偏食、不多食、不少食的饮食习惯,食品种类忌单调,宜复杂,勤更换,以确保人体内微量元素和营养的平衡。(2)尽可能食用天然食品,少食用加工食品,不食用受污染食品、过期食品和近期内喷撒过农药即出售的果蔬食品。(3)有选择地饮用、食用富含微量元素食品,例如加碘盐、加铁锌盐、矿泉水等,以弥补有些地区地球化学背景中某些必需微量元素含量偏低的缺陷。(4)由于不同地区土壤中呈离子状态或生物吸收状态存在的微量元素种类及含量不同,即使是同种动植物其微量元素含量也有较大差异[5]。因此,可以有选择食用不同地球化学背景和不同气候条件地区出产的谷物、食品、果品、矿泉水、中草药等,以求调整人体内微量元素的平衡。例如,可食用一些非本地出产的产品,像东北的大米、大豆,河北的小米,新疆的哈密瓜,砀山梨,山东乐陵金丝枣,海南椰子,浙江龙井绿茶、乌龙茶,云南的三七,新疆的甘草,西藏的红花等[6]。(5)因地因人制宜,采用不同的饮食疗法。不同的食物,如粮食、蔬菜、肉类、果品和调味品,除含有一定的营养和有机组分外,还含有不同的微量元素。如大米中含有一定量的锌,菠菜含较高的铁,莲子、榛子富含钙、磷、铁,枣富含维生素等[7]。由于不同的食物含有不同化学组分,因此具有不同的医疗作用和健身作用。例如,扁豆健脾止泻、解毒和中,小米清胃止泻,绿豆消暑利水,大蒜消痈解毒、行泄健胃,韭菜温肾壮阳,芹菜清热利水、降压祛脂,龙眼补益心脾、养血安神,百合润肺止咳、清心安神,羊肉甘温暖中、壮阳益肾,火褪补脾开胃、滋肾生精,鳖滋阴凉血,龟补中益气等[8]。只要合理选择不同食物组成“饮食处方”,就可以调节人体气血阴阳,治疗不同疾病。例如,“莲子百合煲瘦肉”可以治疗神经衰弱,心悸失眠,肺结核低热干咳,慢性支气管炎等,也可以作为病后体弱的滋养强壮药。“鸡子南枣煲鸡蛋”是一种增强体质,调补气血的良好食品,它具有补虚劳、益气血、健脾胃养肝肾等作用,适用于头晕眼花、精神恍惚、心悸、健忘、失眠等神经衰弱患者[9]。当然,饮食疗法是一种治病方法,最好在医生的指导下进行。
综上所述,环境地球化学与人体健康关系极为密切,随着我国工业化的高速发展,环境污染问题日趋严重,必须及早做好环境保护工作,确保我国人民有一个良好的生存环境,在此基础上达到健康长寿。

参考文献
[1]杨忠芳等，现代环境地球化学，
[2]沈照理等,水文地球化学基础,北京,地质出版社,1993。
[3]胡海天、梁剑辉编,饮食疗法(合集),广州,广东科技出版社,1985。
[4]邓铁涛主编,中医诊断学,人民卫生出版社,1987。
[5]网络资料

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