金属元素与人体健康

随着时代的进步、社会的发展，人类对自身的健康问题越来越关注，其中很重要的一部分就是化学对人体健康的影响。人体是由化学元素组成的，组成人体的元素有60多种。虽然人体中含量最多的金属元素钙元素，也仅占人体体重的1.5%，但是金属元素仍对人体健康起着至关重要的作用，就像一枚硬币有两面一样，任何事物都有它的两面性，金属元素也不例外。适量摄取某些金属元素对人的生命活动不可或缺，而有的金属元素能对人的身体机理造成巨大的伤害。所以，对金属元素的利与弊的有一定的了解，对每一个来说都是必不可少的。

我们首先来看看金属元素有利的一面，在化学中，组成人体的化学元素按体内含量的高低可分为宏量元素（常量元素）和微量元素。宏量元素（常量元素）指含量占生物体总质量0.01%以上的元素。如氧、碳、氢、氮、磷、硫、氯、钾、钠、钙和镁，这些元素在人体中的含量均在0.03%至62.5%之间，这11种元素共占人体总质量的99.95%。 微量元素指占生物体总质量0.01%以下的元素。如铁、硅、锌、铜、溴、锡、锰等。这些微量元素占人体总质量的0.05%左右。这些微量元素在体内的含量虽小，但在生命活动过程中的作用是十分重要的。

1宏量元素（常量元素）中的金属元素

宏量元素（常量元素）中的金属元素有钠、钾、钙、镁

（1）钠和钾的主要功能是调节体液的渗透压，电解质的平衡和酸碱平衡，通过钠-钾泵，将钾离子、葡萄糖和氨基酸输入细胞内部，维持核糖体的最大活性，以便有效地合成蛋白质。钾离子也是稳定细胞内酶结构的重要辅因子。同时，钠离子、钾离子还参与神经信息的传递。

（2）钙是骨骼、牙齿和细胞壁形成时的必要结构成分（如磷灰石、碳酸钙等），钙离子还在传送激素影响、触发肌肉收缩和神经信号、诱发血液凝结和稳定蛋白质结构中起着重要的作用。

（3）镁离子参与体内糖代谢及呼吸酶的活性，是糖代谢和呼吸不可缺少的辅因子，与乙酰辅酶A的形成有关，还与脂肪酸的代谢有关。参与蛋白质合成时起催化作用。与钾离子、钙离子、钠离子协同作用共同维持肌肉神经系统的兴奋性，维持心肌的正常结构和功能。另一个有镁参与的重要生物过程是光合作用，在此过程中含镁的叶绿素捕获光子，并利用此能量固定二氧化碳而放出氧。

2微量元素中的金属元素

其中包含铁、铜、锌、锰、钼、钴、铬、钒、锡、镍

因为铁元素关被关注的叫为广泛，所以我们来进行一个详细的介绍。

铁是人体含量的必需微量元素，人体内铁的总量越4—5克，是血红蛋白的重要部分，人全身都需要它，这种矿物质而已存在于向肌肉供给氧气的红细胞中，还是需多酶和免疫系统化合物的成分，人体从食物中摄取所需的大部分铁，并小心控制着铁含量

人体每日适宜的摄取量

年龄 每日摄入量

0—0.5岁 0.3mg

0.5岁—1岁 10mg

1岁—4岁 12mg

4岁—7岁 12mg

7岁—11岁 12mg

11岁—14岁 男 16mg 女 18mg

14岁—18岁 男 20mg女 25mg

18岁—50岁 男 15mg女 20mg

50岁 15mg

铁的生理功能

1、铁是血红蛋白的重要部分，而血红蛋白功能是向细胞输送氧气，并将二氧化碳带出细胞。血红蛋白中4个血红素和4个球蛋白链接的结构提供一种有效机制，即能与氧结合而不被氧化，在从肺输送氧到组织的过程中起着关键作用。

2、肌红蛋白是由一个血红素和一个球蛋白链组成，仅存在于肌肉组织内，基本功能是在肌肉中转运和储存氧

3、细胞色素是一系列血红素的化合物，通过其在线粒体中的电子传导作用，对呼吸和能量代谢有非常重要的影响，如细胞a、b和c是通过氧化磷酸化作用产生能量所必需的。

4、其它含铁酶中铁可以是非血素铁，台参与能量代谢的NAP脱氢酶和琥珀脱氢酶，也有含血红素铁的对氧代谢副产物分子起反应的氢过氧化物酶，还有多氧酶（参与三羟酸循环），磷酸烯醇丙酮酸羟激酶（糖产生通路限速酶），核苷酸还原酶（DNA合成所需的酶）。

5、铁元素催化促进β-胡萝卜素转化为维生素A、嘌呤与胶原的合成，抗体的产生，脂类从血液中转运以及药物在肝脏的解毒等。铁与免疫的关系也比较密切，有研究表明，铁可以提高机体的免疫力，增加中性白细胞和吞噬细胞的吞噬功能，同时也可使机体的抗感染能力增强。

铁的主要食物来源

丰富来源：动物血、肝脏、鸡胗、牛肾、大豆、黑木耳、芝麻酱、牛肉、羊肉、蛤蜊和牡蛎。

良好来源：瘦肉、红糖、蛋黄、猪肾、羊肾、干果（杏干、葡萄干），啤酒酵母菌、海草、赤糖糊及麦。

一般来源：鱼、谷物、菠菜、扁豆、豌豆、芥菜叶、蚕豆、瓜子（南瓜、西葫芦等种子）

微量来源：奶制品、蔬菜各水果

此外用铸铁锅煮番茄或其它酸性食物，也可增添铁质，锅会把有益于健康的铁深入食物内。

其他的有益金属

（1）铜的主要功能与铁相似，起着载氧色素（如血蓝蛋白）和电子载体（如铜蓝蛋白）的作用。另外，铜对调节体内铁的吸收、血红蛋白的合成以及形成皮肤黑色素、影响结缔组织、弹性组织的结构和解毒作用都有关系。

（2）锌离子是许多酶的辅基或酶的击活剂。维持维生素A的正常代谢功能及对黑暗环境的适应能力，维持正常的味觉功能和食欲，维持机体的生长发育特别是对促进儿童的生长和智力发育具有重要的作用。

（3）锰是水解酶和呼吸酶的辅因子。没有含锰酶就不可能进行专一的代谢过程，如尿的形成。锰也是植物光合作用过程中光解水的反应中心。此外，锰还与骨骼的形成和维生素C的合成有关。 （4）钼是固氮酶和某些氧化还原酶的活性组分，参与氮分子的活化和黄嘌呤、硝酸盐以及亚硫酸盐的代谢。阻止致癌物亚硝胺的形成，抑制食管和肾对亚硝胺的吸收，从而防止食道癌和胃癌的发生。

（5）钴是体内重要维生素B-12的组分。维生素B-12参与体内很多重要的生化反应，主要包括脱氧核糖核酸（DNA）和血红蛋白的合成，氨基酸的代谢和甲基的转移反应等，

（6）铬（III）是胰岛激素的辅因子，也是胃蛋白酶的重要组分，还经常与核糖核酸（RNA）共存。它的主要功能是调节血糖代谢，帮助维持体内所允许的正常葡萄糖含量，并和核酸脂类、胆固醇的合成以及氨基酸的利用有关。

（7）钒、锡、镍是人体有益元素，钒能降低血液中胆固醇的含量。锡可能与蛋白质的生物合成有关。镍能促进体内铁的吸收、红细胞的增长和氨基酸的合成等。

现状

根据1992年进行的全国第三次营养调查发现，钙、锌、硒等矿物质和微量元素的摄取都低于供给量标准，我国儿童佝偻病与老年人的骨质疏松症等都与钙缺乏有关。据中国儿童发展中心对22个省市1l万婴幼儿的调查，佝偻病的发病率占了32％以上，其中有些省市占50％以上；铁的摄取量虽然已占RDA的176．5％。但多为植物性铁，吸收率只有5％，妇女及儿童的铁 缺乏与缺铁性贫血状况仍较严重。

据卫生部统计，我国每天约有15000余人死于慢性病大多数的慢性疾病都是由于营养问题所造成的。由营养问题带来的慢性疾病，并非都源于人们的食物与营养缺乏，而主要的原因是人们的营养知识不足，在日常饮食中营养过剩或营养不良不均衡而造成的，无怪乎许多学者说：“中国人最缺的不是营养，而是营养知识。”

中国人目前的营养状况

严重缺乏的营养素 钙

钙是中国居民缺乏的严重程度排名第一的营养素。全国人均每天摄入量为405毫克，仅达到RDA（如果人体长期摄入某营养素不足，就会发生缺乏症的危险。当摄入量达到某一数值时，人们就没有发生缺乏症的危险。该数值称为RDA值。）要求的800毫克的49.2％。因缺钙，会有脚抽筋、盗汗、腰酸及骨质疏松等症状。

缺乏的营养素 锌

全国人均每天摄入锌12.0毫克，比RDA的要求量少20％，属中国人缺乏的营养素。尤其是儿童、青少年缺锌比较严重，已影响部分儿童、青少年智力和身高的正常发育。

缺乏的营养素 铁 调查食物摄入数据，中国人每天摄入铁已达到RDA要求，但据调查后分析，中国居民食用的铁，主要来自于大米、坚果、黑叶蔬菜等植物中的非原血红素铁，其利用率较低，吸收率也远远低于动物性食物中所含的铁。另外，中国人食用量最大的谷物中，含有浓度较高的植物酸，植物酸会明显抑制铁的吸收。所以，尽管摄入了一定量的铁，但真正被人体吸收的却很少

虽然金属元素有这么多益处，但也如开头所述，并不是所有的金属元素都有益，有的金属元素能对人的身体机理造成巨大的伤害，震惊世界的公害事件中就有两件是金属污染造成的，一般对人体有害的金属是重金属

重点案例1 ：水俣病

猫也会发疯，甚至跳海自杀。这是本世纪50年代初，在日本熊本县水俣湾附近的小渔村中发生的奇闻。

1953年，也是在水俣湾，有一个人起初口齿不清，面部痴呆，后来耳朵聋了，眼睛失明，全身麻木，最后精神失常，高声嚎叫而死。当时人们不知道这是什么病。直到1956年，又有96人得了同样的病，其中18人死亡。此后，以日本熊本大学为主组成的医学研究所，开展流行病学调查，并把猫死、人病的现象联系起来进行分析，最终找到了致病的根源。

原来，这是由于摄入富集在鱼类被雷中的甲基汞引起的中枢神经性疾病。因为最早发生在日本熊本县水俣湾附近，所以称为水俣病。如果短时间内摄入甲基汞1000毫克，就可出现急性症状（如痉挛、麻痹等），并很快死亡；如果短时间内摄入500毫克以上的甲基汞，就可相继出现肢端感觉麻木、中心性视野缩小‘语言和听力障碍、运动失调等症状。

那么，甲基汞是从哪里来的呢？原来，建在水俣镇附近的一家氮肥厂，在三四十年代相机采用汞催化剂生产醋酸乙烯和氯乙烯。大龄含有甲基汞的废水废渣排到水俣湾。甲基汞进入水体以后，靠水体自净难以消除，就使鱼、贝类体内富集了甲基汞。人或猫吃了含有甲基汞的鱼、贝类，就生病死亡

据1972年日本环境厅公布，日本前后三次发生水俣病，患者计900人，受威胁的人达2万人以上，

重点案例二：痛痛病

痛痛病是首先发生在日本富山县神通川流域的一种奇病，因为病人患病后全身非常疼痛，终日喊痛不止，因而取名“痛痛病”（亦称骨痛病）。在日本富山县，当地居民同饮一条叫作神通川河的水，并用河水灌溉两岸的庄稼。后来日本三井金属矿业公司在该河上游修建了一座炼锌厂。炼锌厂排放的污水中含有大量的镉，整条河都被炼锌厂的含镉污水污染了，河水、稻米、鱼虾中富集大量的镉，然后又通过食物链，使这些镉进入人体富集下来，使当地的人们得了一种奇怪的骨痛病（又称痛痛病）。镉进入人体，使人体骨骼中的钙大量流失，使病人骨质疏松、骨骼萎缩、关节疼痛。曾有一个患者，打了一个喷嚏，竟使全身多处发生骨折。另一患者最后全身骨折达73处，身长为此缩短了30厘米，病态十分凄惨。痛痛病在当地流行20多年，造成200多人死亡。

以上两个案例都是由于重金属污染所造成的，这样的严重后果让我们每一个人都为此痛心，然而重金属污染事件还有很多，甚至在我们身边也时常发生，对我们每一个人的身心健康造成巨大的威胁。金属对人体不利的一面一般是重金属对人体的伤害.所以对重金属进行适当了解是非常必要的。

重金属指比重大于4或5的金属，约有45种，如铜、铅、锌、铁、钴、镍、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须，而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒

重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害，例如，日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染，等公害病，都是由重金属污染引起的。

重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布，而底泥往往是重金属的储存库和最后的归宿。当环境变化时，底泥中的重金属形态将发生转化并释放造成污染。重金属不能被生物降解，但具有生物累积性，可以直接威胁高等生物包括人类，有关