元素与人类健康

前 言

物质世界是由元素构成的。作为物质世界的一部分，人体也是由元素构成的。人体通过饮食和呼吸从外界持续摄入元素，同时经尿液、粪便、汗液、月经、精液、泪液、毛发脱落、皮肤脱屑等途径自体内不断排出元素。

因此，生命的本质就是体内外元素动态交换的过程。元素交换一旦发生异常，人体就会生病；元素交换一旦停止，也就意味着人体的死亡。 人体中可检测到 60 多种元素，其中 29 种元素具有生理功能，其余元素没有生理功能。功能元素摄入不足或过多都会导致疾病，功能元素吸收、利 用、代谢和排出障碍也会导致疾病。有些元素具有明显的化学毒性和放射毒性，摄入过量会中毒。

在传统的农业社会中，居民饮食大部分源于自产。单一的饮食来源容易引发功能元素摄入不足。中国北方居民传统上以小麦和玉米为主食，辅以薯类、萝卜、白菜，很少食用海产品。北方大部分地区水土碘含量低，所产粮食和畜禽肉碘含量低，饮水碘含量也低。另外，萝卜、白菜等十字花科类蔬菜会阻碍碘的吸收和利用。特殊的水土化学及饮食结构使当地居民易发碘缺乏，历史上地方性甲状腺肿和克汀病（呆小症）曾在多地流行。随着社会经济的发展，居民饮食趋于多源化和多样化，加之实施了碘盐计划，地方性碘缺乏病已得到有效控制。

在现代饮食环境中，使用保健品（膳食补充剂）不当、非法使用食品添加剂、不合理用药、职业暴露、工农业污染等都会导致某些元素摄入过量，进而引发相应疾病。硼在体内可促进维生素 D、雄激素、雌激素的合成与活化，维持骨骼健康，硼缺乏可导致骨关节病，但过量硼会引发中毒反应。硼砂（硼酸钠）能使面食富于弹性和韧性，吃起来筋道爽口。在中国北方，硼酸盐曾长期用作面食改良剂，在硼的毒性被揭示出来后，这些用途已经停止。中国《食品添加剂卫生管理办法》禁止将硼酸和硼砂用作食品添加剂， 但仍有不法商贩将硼砂添加到面食、粽子、汤圆、腐竹等食品中。2008 年 5 月 15 日，河南省商水县某中学 200 余名学生因食用添加了硼砂的凉皮导致硼中毒。

钙、镁、硼、矾、铬、锰、铁、镍、铜、锌、硒、钼、锶等元素经常被加入到保健品（膳食补充剂）中，商家宣称的疗效五花八门。在商家口中，硒被誉为“生命火种”“长寿元素”“抗癌之王”“天然解毒剂”“健康保护神”。在商家的忽悠下，有些老年人动辄花费数万元甚至数十万元购买硒保健品。在导购的劝说下，有些老年人把降压药和降糖药改为硒保健品。在硒成为保健明星之际，市场上出现了富硒大米、富硒小麦、富硒茶、富硒水果、富硒牛肉、富硒果汁、富硒奶、富硒啤酒、富硒饼干、富硒大闸蟹，甚至富硒烟草。早年的研究提示硒可能导致癌症，也可能预防癌症，其效果取决于剂量和剂型。2000 年之后，学术界恢复了补硒可能有害的观点，因为更大规模的研究并未发现硒的防癌作用，反而会增加糖尿病等疾病的风险。2017 年 10 月 27 日，世界卫生组织（WHO）下属的国际癌症研究机构（IARC）将硒和硒化合物列为 3 类致癌物。

元素在地球上的分布具有一定规律，轻元素（元素周期表中排位靠前的元素）主要分布于地表浅层，重元素（元素周期表中排位靠后的元素）主要分布于地下深层。轻元素大多为人体的功能元素，其毒性普遍低于重元素。在工业革命之前，人类很少接触到地下深层的重元素。工业革命之后，深埋地下的重元素随着矿石、煤炭、石油、天然气、页岩气、地下水等被开采出来。化石燃料燃烧后，其中的重元素随尾气和粉尘进入大气，可经呼吸直接进入人体；大气中的重元素可随颗粒物或雨水沉降到地面，被植物吸收后经食物链进入人体；重元素溶入地表水或地下水中，可经饮水进入人体。以矿石、煤炭、石油为化工原料，然后制造餐厨用品、日常用品和建筑材料，其中的重元素可经接触、呼吸和饮食进入人体。土壤、水和大气中的重元素还可被烟草植株吸收，在吸烟时随烟雾进入人体。随着矿物和化石燃料的开发利用，大量碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物等被排放到大气中，这些气体会引发温室效应，导致极地冰川消融、海平面上升，终挤压人类的生存空间。更重要的是，碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物等形成的酸雨降落到地表，会增加土壤和水的酸度。水土酸度增加会促进作物对铅、镉、汞、砷等的吸收，进一步增加食物中重金属元素的含量。

本书系统阐述了元素在人体中的生理作用，这样便于读者了解各种元素缺乏病和元素过量病，认识均衡膳食的重要性，评估不同食物对元素补充的作用，学会理性看待各种保健品（膳食补充剂）。本书阐述了元素在人体中的毒理作用，这样可提醒读者防范食物、饮水、空气、化妆品和日常用品中可能的有害物质，关注生活环境和工作环境中潜在的有毒物质，认识环境保护对人类健康的重要性，后积极投身到各种环保活动中。

由于著者水平有限，本书内容可能存在不少错误。在此诚恳地邀请读者朋友们指出不当之处，以便有机会再版时加以更正。

徐格林

2020.11.7

元素与人类健康密切相关。一呼一吸、一饭一蔬都影响着人们体内能量与物质的交换，健康更是每一位百姓关注的话题。本书精选 50 种与健康密切相关的元素，阐述了它们在人体中的生理作用，便于读者了解食物的营养价值，构建均衡的膳食结构；提醒读者防范空气、饮水、化妆品和日用品中潜在的有害物质，关注元素缺乏和过量导致的种种疾病，进而提升食品安全和环境保护意识。

徐格林，山东菏泽人，医学博士，毕业于第四军医大学。目前为南京大学医学院教授、博士研究生导师。主要研究方向为脑血管病和临床营养学，曾主持国家自然科学基金资助课题 5 项，发表 SCI 引用论文100 余篇，获国家科技进步二等奖 1 项。已出版科普著作《舌尖上的盐》《元素与人类健康》。

篇  元素与人类健康

1. 元素理论与医学发展 / 3


2. 元素与人体 / 7

第二篇  有机元素