第三節(jié)　水中微量元素與人體健康

微量元素和身體健康是生命科學(xué)中一個(gè)活潑的研究領(lǐng)域。在日常生活中人體通過飲水吸收的微量元素亦占有相應(yīng)的比例，現(xiàn)在僅就微量元素和人體健康的一些基本知識(shí)做一些簡(jiǎn)單的介紹。

人體營(yíng)養(yǎng)中有11種主要元素按所需多少順序遞減為氧、碳、氫、氮、鈣、磷、鉀、硫、鈉、氯、鎂。前四種占人體重量的95%，其余約占體重的4%，另外人體尚有保持生命活動(dòng)的“必需微量元素”，約占體重的1%都不到。每種微量元素含量均小于0.01%，它們是鐵、銅、鋅、錳、碘、鈷、鉬、硒、氟、鋇等10多種。

一、鋅元素

對(duì)人體的重要性早期被人們認(rèn)為是促進(jìn)兒童生長(zhǎng)的關(guān)鍵元素與智慧元素，現(xiàn)在已知它是保持人體各種酶長(zhǎng)期系統(tǒng)的必需成分。它還是構(gòu)成多種蛋白質(zhì)分子所必需的元素，而蛋白質(zhì)則構(gòu)成細(xì)胞。所以，幾乎所有的鋅都分布在細(xì)胞之內(nèi)，且其含量比任何別的元素更為豐富。現(xiàn)在，許多研究報(bào)告都說明鋅具備多方面的生理功能，是一種對(duì)人生命攸關(guān)的元素。當(dāng)人體缺鋅時(shí)，可引起一系列的生理紊亂。盡管鋅對(duì)人體有著如此神奇的作用，但是過多地?cái)z入也是有害的。一般認(rèn)為人每天需鋅10～14.5毫克，多從食物與飲水中獲取。

二、鐵元素

鐵元素是哺乳動(dòng)物的血液與交換氧所必需的。沒有鐵，血紅蛋白就不能制造出來，氧就不能得到輸送，導(dǎo)致缺鐵性貧血。值得注意的是，即使是輕度缺鐵的兒童，他們的注意力也會(huì)明顯的降低，從而影響他們的學(xué)習(xí)能力。人們從膳食中，比如谷類、肉類、蔬菜、水果都能獲得一定的鐵。估計(jì)日攝入量為10～15毫克，同時(shí)從飲水中，也可獲得一定量的鐵。

三、錳元素

錳元素參與造血過程，并在胚胎的早期發(fā)揮作用。各種貧血的病人，錳多半降低，缺錳地區(qū)，癌癥的發(fā)病率高。有人在研究中還發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈硬化患者，是由于心臟的主動(dòng)脈中缺錳，因此動(dòng)脈硬化和人體內(nèi)缺錳相關(guān)。另外，在精氨酸酶、脯氨酸鈦酶的組成中，錳是不可缺少的部分，它還參與造血過程與脂肪代謝過程。

四、銅元素

銅元素是人體代謝過程中的必需元素，在紅細(xì)胞的生成的組織中，鐵有釋放及骨骼中樞神經(jīng)系統(tǒng)與結(jié)締組織的發(fā)育中，它均具有重要的作用。如：它可促使無(wú)機(jī)鐵變?yōu)橛袡C(jī)鐵，促進(jìn)鐵由貯存場(chǎng)所進(jìn)入骨髓，加速血紅蛋白及卟啉的生成，在氧化還原體系中是一種極有效的催化劑。缺銅會(huì)引起貧血，并由于黑色素不足，常形成毛發(fā)脫色癥。甚至可產(chǎn)生白化病，有研究證明缺銅可引起心臟增大、血管變?nèi)?、心肌變性、心肌肥厚等癥狀，故和冠心病相關(guān)。

五、鈷元素

鈷元素對(duì)人體的功能主要是通過維生素B₁₂在人體內(nèi)發(fā)揮其生理作用，其生化作用是剌激造血，促進(jìn)動(dòng)物血紅蛋白的合成；促進(jìn)胃腸道內(nèi)鐵的吸收；防止脂肪在肝骨沉積。

人若缺鈷，就會(huì)引起巨細(xì)胞性的貧血，并影響蛋白質(zhì)、氨基酸、輔酶及脂蛋白的合成。在一些主干風(fēng)化火成巖層以及超基型巖層中的礦泉水，鈷的含量較高。

六、鉬元素

一般飲水中鉬含量很低，一般低于1毫克/升每升，這也是人體缺鉬的原因之一。缺鉬地區(qū)的人群食道癌發(fā)病率較高。我國(guó)食道癌集中高發(fā)區(qū)的調(diào)查資料顯示，病區(qū)飲水中以缺鉬銅、鋅、錳為其特征，鉬攝入過多或缺乏會(huì)引起齲齒、腎結(jié)石、營(yíng)養(yǎng)不良。

七、鉻元素

鉻元素具有從鉻離子到Cr^6＋的氧化物形態(tài)。但在自然界，主要是以鉻離子最為常見，客觀存在作為人類必需的微量元素所起的生理作用，也是限于鉻離子的形態(tài)，而鉻離子則對(duì)人體是有害的。

鉻離子對(duì)人體的生理功能，據(jù)當(dāng)前大量研究成果顯示，主要是對(duì)葡萄糖類與類脂代謝以及對(duì)于一些系統(tǒng)中氨基酸的利用是十分必需的。因此，缺鉻易導(dǎo)致胰島素的生活活性降低，從而發(fā)生糖尿病。1959年生物醫(yī)學(xué)家默茨證實(shí)，鉻是葡萄糖代謝過程中胰島素的利用所必需的一種要素。對(duì)于一些自于飲水中鉻含量低地區(qū)患蛋白脂缺乏癥的兒童，用鉻劑進(jìn)行治療后，恢復(fù)了他們對(duì)葡萄糖的正常消化力?，F(xiàn)今人類對(duì)鉻的需要量尚未見到明確的報(bào)道，從攝取與吸收的情況來看，每天攝入50～110毫克是足以滿足生理需要的。

八、釩元素

釩元素具有一定的生物學(xué)活性，是人體必需的微量元素之一。釩對(duì)造血過程有一定的積極作用，釩可抑制體內(nèi)膽固醇的合成，有降低血壓的作用。動(dòng)物缺釩可引起體內(nèi)膽固醇含量增加，生長(zhǎng)遲緩，骨質(zhì)異常。

九、硒元素

硒作為人體所需微量元素，在防癌、抗癌、預(yù)防與治療心血管疾病、克山病與大骨節(jié)病等方面的重要作用已為世人所公認(rèn)，確是維持人體健康的必需營(yíng)養(yǎng)性微量元素。硒在人體內(nèi)主要功能是：首先硒是組成各種谷胱甘肽過氧化酶的一個(gè)重要元素，參與輔酶A與Q的合成，以保護(hù)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，其次是具有抗氧化性，能夠有效地阻止誘發(fā)各種癌癥的過氧化物的游離基的形成。有報(bào)道指出：硒的抗氧化作用和維生素E相似，且效力更大，此外硒還能逆轉(zhuǎn)鎘元素的有害的生理效應(yīng)。中國(guó)科學(xué)院克山病防治隊(duì)根據(jù)國(guó)內(nèi)、外研究成果，認(rèn)為成年人每日最低需硒量為0.03～0.068毫克，推定每日0.04毫克，過多的攝入也會(huì)出現(xiàn)慢性中毒癥。

十、碘元素

碘是人體必需的微量元素，人體缺碘，可以導(dǎo)致一系列的生化紊亂及生理異常，但補(bǔ)充大劑量的碘，又會(huì)引起甲狀腺中毒癥，人長(zhǎng)期攝入過多的碘不但無(wú)益，反而有害。

十一、氟元素

氟是人體所必需的微量元素。對(duì)人體而言，它在人體內(nèi)的濃度取決于外界環(huán)境狀況。當(dāng)環(huán)境中含氟量高時(shí)，特別是飲水中含氟量高時(shí)，氟的攝入量就多，環(huán)境缺氟時(shí)，體內(nèi)亦隨之缺乏。一般認(rèn)為：人對(duì)氟的生理需要量為0.5～1.0毫克每天。成年人在正常情況下，每天可從普通飲水、飲食中獲得生理所需的氟，由于從飲水所獲得的氟幾乎完全被吸收。因此飲水中含量對(duì)人體健康的影響有著決定性的作用，飲水中含氟量在0.5～1.0毫克每升為適宜范圍.當(dāng)飲水中含氟量為1.5～2.0毫克每升時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)斑釉齒而影響美觀，而含量達(dá)到3～6毫克每升時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)氟骨癥，攝入氟量每日不超過4～6毫克時(shí)，在體內(nèi)氟不會(huì)有累積現(xiàn)象產(chǎn)生。

氟對(duì)人體的生理功能，主要是在牙齒及骨骼的形成，結(jié)締組織的結(jié)構(gòu)以及鈣與磷的代謝中有重要作用。適量的氟進(jìn)入人體后，首先滲入牙齒，被牙釉質(zhì)中的羥磷灰石所吸附，形成堅(jiān)硬質(zhì)密的氟磷灰石表面保護(hù)層。這層保護(hù)層使琺瑯質(zhì)在酸性質(zhì)條件下不易溶解，抑制嗜酸細(xì)菌的活性，阻止某些酶對(duì)牙齒的不利作用，從而能阻止齲齒的發(fā)生。據(jù)認(rèn)為：飲水中含氟量低于0～0.3毫克/升每升時(shí)，長(zhǎng)期飲用，而從食物渠道又得不到應(yīng)有的補(bǔ)充時(shí)，就會(huì)造成齲齒癥，兒童尤為突出，老年人還會(huì)出現(xiàn)骨骼變脆，易發(fā)生骨折。為此，常在這樣地區(qū)的給水中加入氟化物，使含氟濃度為0.6～1.7毫克/升。以每人每日水的攝入量為2升，則從加氟化物的范圍為1.2～3.4毫克。當(dāng)攝入過多的氟時(shí)，又會(huì)出現(xiàn)氟斑牙及慢性氟中毒癥，這是一種嚴(yán)重危害人類的疾病。它使人的牙齒易于脫落，肢體變形，全身關(guān)節(jié)疼痛，嚴(yán)重影響人體健康，因此，當(dāng)這些飲水中氟含量過高時(shí)，又必須采取降低氟的措施。

微量元素對(duì)人體必不可少，但是在人體內(nèi)必須維持一種特殊的平衡狀態(tài)，一旦平衡被破壞，就會(huì)影響健康。至于某種元素對(duì)人體是有益還是有害則是相對(duì)的，關(guān)鍵在于適量，至于多少才是適量，以及它們?cè)谌梭w中的生理功能與形成的結(jié)構(gòu)如何等等，都值得我們作進(jìn)一步的研究。