人体内的化学平衡与人体健康
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【摘要】：人体是一个复杂的有机体，正常生命活动的维持必须依赖于这个有机体内部的各种化学平衡，如酸碱平衡、水和无机盐的平衡、沉淀溶解平衡等。
对每个健康人来说，人体健康是体内多种化学平衡的结果。
所以，了解人体化学平衡及其调节机制，对于我们寻找健康的生活方式以及保持身体健康都有重要的作用。
【关键词】：平衡、健康、代谢、调节机制
人体内的化学平衡主要包括酸碱平衡、水和无机盐的平衡、沉淀溶解平衡、血糖平衡，它们对身体的健康都有重要的作用，任意一个平衡的破坏都必将导致人体病态的出现。
一、水和无机盐的平衡及调节
1、人体内的水平衡机器调节
来源：饮水、食物、代谢水
人体中的水：去路：粪便、呼吸、汗液
平衡调节：见图-1
“+”表示促进“－”表示抑制
图-1【1】人体中水平衡的调节
图-2【2】人体中尿液的形成示意图
正常成人每日水的出入量平衡列表
来源摄入量（mL）排出器官排出量（mL）比例
饮水或饮料1200 肾脏（尿液）1500 60%
食物1000 皮肤（蒸发）500 20%
内生水300 肺（呼吸）350 14%
大肠（粪便）150 6%
合计2500 2500 100% 内生水：主要来源于蛋白质、脂肪和碳水化合物代谢时产生的水。
每克蛋白质产生代谢水0.42mL，脂肪为1.07mL，碳水化合物为0.6mL。
表-1
水对人体生理发育及代谢是十分重要的，如果没有水的参与，细胞代谢就会紊乱，发育也会停止，因此必须保持水平衡，这样才有益健康。
那么如何保持水平衡呢？先要弄清人体水质损失情况。
人体水分的丢失有4个渠道：
1）.排尿。
人体每天都需要从尿中排泄废物，排泄量与饮水量及气温有密切关系，平均需排尿1400毫升左右。
排尿量过少，有害废物滞留体内容易引起中毒。
2）.粪便。
在正常的排便过程中，每天通过排便而带走水分100毫升左右，腹泻时排出的水分要相对多些。
3）.呼吸。
人体每时每刻都要呼吸，呼出的空气中是有一定湿度的。
人体平均一天要通过呼吸损失400毫升水分。
4）.皮肤蒸发。
冬春季节，一昼夜一个人平均丧失600毫升水分，夏季天气炎热时，通过出汗一个人可丧失2500毫升水分。
具体见表-1。
当人体水平衡受到破坏时，就会出现脱水或者水中毒现象。
只有当我们人体失去2%体重的水分时我们才会感到口渴，所以大多数人常常处于饮水不足的状态。
身体脱水的早期症状有疲劳、食欲不佳、皮肤潮红、胃部发热、轻微头痛、口干、嗓子干、热耐受不良。
损失体重10%的水分就会损害工作能力，出现恶心、虚弱、谵妄、高热等临床症状。
严重脱水的症状表现为吞咽困难、身体摇摆、笨拙、皮肤起皱、眼睛下沉和视力模糊，排尿疼痛、皮肤麻木、肌肉痉挛、谵妄。
损失水分超过体重的20%时就会危及生命。
相反，如果水的摄入量超过人体排水能力，就会导致水在人体内积留，引起血液渗透压下降和循环血量增多的病理现象。
2.人体内无机盐的平衡及其调节
人体内的必需化学元素可以分为常量元素和微量元素两种。
其中，常量元素为：O、C、H、N、Ca、P、K、S、Cl、Na、Mg等，约占人体重的99.95%，微量元素仅占人体重的0.05%，它们是：Fe、F、Zn、Si、Br、Sn、Cu、V、I、Mn、Cr、Se、Mo、Ni 、Co，虽然人体微量元素的含量较少，但却起着无法替代的作用，如：缺铁可导致人体贫血、缺碘会引起甲状腺肿大、缺锌会影响智力发育。
无机盐在人体内主要以离子状态存在，如： Na+、 K+、 Ca2+、 Cl-、 HCO3-等。
人体每天都要通过饮食摄取一定量的无机盐，同时也要排出一定量的无机盐。
一般情况，人体摄入和排出的无机盐是保持平衡的。
人体内无机盐的平衡，是在神经调节和激素调节共同作用下，主要是通过肾脏来完成的。
人在高温条件下工作、剧烈运动或剧烈呕吐、严重腹泻时丢失大量水和无机盐，丢失 Na＋、K＋盐过多会引起细胞渗透压下降、血压下降、心率加快、四肢发冷等多种症状。
以钠钾为例，我们可以知道人体内无机盐平衡的调解方式。
图-3【3】人体Na+、K+的平衡调节机制
由此，我们可以看出水和无机盐的平衡，对于维持人体的稳态起着非常重要的作用，是人体各种生命活动正常进行的必要条件。
所以我们每天要保证正常的进水量跟无机盐的摄入量。
二、人体内的酸碱平衡及其调节
根据科学家的研究发现，正常人血液的ＰＨ值在7.35至7.45之间，为碱性体质者，但这部分人只占总人群的10％左右，更多人的体液的ＰＨ值在7.35以下，身体处于健康和疾病之间的亚健康状态，医学上称为酸性体质者。
1.人体代谢平衡的种类
人体的酸碱平衡与呼吸和代谢状态及肺和肾功能有关，包括呼吸和代谢两个部分。
机体新陈代谢可产生两种酸，即呼吸酸（H2CO3）和代谢酸（乳酸等）。
呼吸酸：
↑
+
→CO
O
H
CO
H2
2
3
2，来自CO2，经肺排出。
新陈代谢代谢酸：包括乳酸、硫酸、磷酸等，主要来自脂肪、碳水化合物中间代谢物，
经肾排出。
2.人体代谢平衡的调节
从医学和生物化学的角度来讲，人体的酸碱性是由一个体内酸碱平衡缓冲体系所决定的。
缓冲作用由缓冲对来完成，每个缓冲对由一弱酸及其盐组成，通过缓冲作用使强酸变为弱酸或者使强碱变成弱碱。
人体的酸碱平衡缓冲体系由碳酸盐缓冲对H2CO3-NaHCO3、磷酸盐缓冲对NaH2PO4-NaHPO4、血红蛋白缓冲对（血红朊-血红朊盐）和血浆蛋白缓冲对（血浆蛋白-血浆蛋白盐）组成。
其中，碳酸盐缓冲对为主要缓冲物质，以其为例：
HCl + NaHCO3 = NaCl + H2CO3
强酸弱酸盐盐弱酸
NaOH + H2CO3 = H2O + NaHCO3
强碱弱酸水弱酸盐
7.35-7.45这一PH值最适合于细胞代谢及整个机体的生存。
人体的一切生理机能变化和生化反应都是在稳定的PH值条件下进行的,如细胞蛋白质合成、能量交换、信息处理、酶的活性等都需要一个稳定的酸碱度环境。
如果人体PH值高于7.45或低于7.35，人就会发生病
变。
与碱性体质者相比，酸性体质者常会感到身体疲乏、记忆力衰退、注意力不集中、腰酸腿痛、老化加快等，当人的体液ＰＨ值低于中性7时，就会产生重大疾病，下降到6.9时，就会变成植物人，如果只有6.8至6.7时，人就会死亡。
相反，如果PH值高于7.45就会出现碱中毒的现象，导致呼吸浅慢（保留CO2，使血H2CO3增高）、躁动、兴奋、谵语、嗜睡、严重时昏迷、神经肌肉兴奋性增加、有手足搐搦、腱反射亢进等病理现象的出现。
三、人体内沉淀溶解平衡
同水和无机盐的平衡、酸碱平衡相同，沉淀溶解平衡在人体内同样起着重要的作用。
下面以具体实例说明。
1.龋齿的形成原因及其防护
人的牙齿表面由一层坚硬的羟基磷酸钙（Ca5(PO4)3OH）保护着，它在唾液中存在着如下平衡：
Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq) + 3PO43-(aq) + OH-(aq)
Ksp = 2.5 * 10-59 mol9/L9【4】进食后，细菌和酶作用于口腔中的食物残渣，产生有机酸，有机酸与OH-发生中和反应，促进羟基磷酸钙的溶解，从而加速牙齿的腐蚀。
所以，经常刷牙可以保护牙齿。
已知氟磷酸钙（Ca5(PO4)3F）的溶解度比羟基磷酸钙更小、质地更坚固。
Ca5(PO4)3F(s) 5Ca2+(aq) + 3PO43-(aq) + F-(aq)
Ksp = 2.8 * 10-61 mol9/L9【5】因此，使用含氟牙膏能生成更难溶解更耐酸的氟磷酸钙覆盖在牙齿表面，从而抵抗
H+的侵袭。
2.BaSO4造影剂及Ba2+中毒的解毒方法
由于BaSO4的溶解度很小，造影效果明显，所以常在医学中用作造影剂。
而对于BaCO3来说，虽然溶解度低，但由于人体内部胃酸的存在，使胃液显酸性，如果使用BaCO3做钡餐，会使其与胃酸发生反应而溶解，从而导致重金属离子中毒，危及生命。
当人体发生Ba2+中毒时，应及时用Na2SO4进行解毒，其离子反应方程式如下：
Ba2+ (aq)+ SO42-(aq) = BaSO4(s)
另外，硫酸镁是良好的催吐剂，能够使沉淀及毒物吐出，从而达到解读的目的。
在人体内，除了有以上的水和无机盐平衡、酸碱平衡、沉淀溶解平衡之外，还有血糖平衡、电荷平衡【6】等，它们都能够对人体健康产生重要的影响。
所以，认识和掌握人体平衡及其调节机制对于我们的身体健康具有重要的作用。
参考文献
【1】：图-1摘自百度；
【2】：图-2摘自百度；
【3】：图-3摘自百度；
【4】、【5】：大连理工无机化学教研室.《无机化学》.高等教育出版社.2001
【6】：江元汝.《化学与健康》.科学出版社,2009。