人体必需的微量元素

（一）硒（Se）

自从1817年瑞典科学家发现Se以来，直至20世纪60年代，都把硒列为剧毒药品，把它归为有毒元素。到60年代末，一些学者确立了Se对鸡和大鼠是一种绝对的必需元素，不能由其它营养素（如维生素E）来代替，并经定量的科学实验证实，才认识到并确定Se是动物生命活动不可缺少的微量元素之一。

硒在人体及地壳中都是微量元素。在人体中只有几毫克的Se，任何组织的浓度都不超过1μg/g。它以硒酸盐和亚硒酸盐的形式广泛分布于肝、肾、肌肉、血、脾、心、肺等人体组织中。

硒在地壳中含量很微，仅0.05ppm；在各类岩土中，除页岩及土壤分别达0.6和0.2ppm外，其余岩石中一般都不超过0.05ppm。岩石中的元素硒不能被植物吸收，只有经各种风化作用后，元素硒转化为无机（有机）硒化合物、硒酸盐和亚硒酸盐，其中有机硒化合物和硒酸盐最容易被植物吸收。我国湖北恩施地区土壤中硒含量最高，其含Se范围为0.06—45.5ppm，均值为9.7ppm；土壤中的硒主要来自石煤，其均值为329ppm，最高为84000ppm。黑龙江省克山病区土壤的含硒量最低，仅0.06—0.18ppm。地下水中的Se浓度一般都小于0.01mg/L；但是在美国的犹他州，井水Se浓度高达9ppm，科罗拉多州井水Se浓度为0.21ppm，怀俄明州含Se页岩井水中的Se浓度达到使人和家畜中毒的浓度。

植物性食物中的硒含量明显地受生长地表土层硒浓度的影响，生长在不同地区的同－种植物其含硒量差别很大。硒中毒病区的谷类、稻类及蔬菜是正常地区的200倍，是克山病区的1000倍（详见表5.8）。一般来说，谷物和豆类的Se含量比水果蔬菜高；乳、蛋中的硒含量受饲料的影响，肉被认为是硒的可靠来源。

表5.8　不同地区食物中的硒含量^〔4〕

70年代初，我国科学工作者发现克山病与缺硒有关，硒对克山病的发病有预防作用。这是国内外学者所公认的地球化学环境与人体健康关系的重要发现。人们临床观察认为，克山病是一种营养缺乏病，病理学家提出它属于生物地球化学病。克山病是一种心肌病，其主要症状是心脏扩大、心功能失代偿、发生心源性休克或心力衰竭、心律失常、心动过速或过缓等，多分布在我国东北和西南15个省、区的农村半山区。我国的研究证明，病区中的人群的发和血、土壤和粮食样品均处于贫硒状态。1974年，我国医学工作者在四川做服用亚硒酸钠（Na₂SeO₃）预防克山病试验，对象为病区内1—9岁的儿童，共8495名，其中服硒组4510人，对照组3985人，1—2日开始服药，9日停药。服Na₂SeO₃量为：1—5岁，每周0.5mg;6—9岁，每周1mg；对照组服淀粉片。结果是，服硒组仅10人发病，发病率为2.2‰；对照组54人发病，发病率为13.5‰。1975年又扩大观察人数，结果一致（表5.9）。后经4年追踪观察，服硒组病死6%，对照组50%。这次差别显著的试验结果，首次证明Se是人体必需的微量元素。除此以外，牲畜的白肌病也是缺硒引起，在饲料中加入Na₂SeO₃可治愈。应该指出的是，克山病的病因是复杂的，至今不清楚，缺硒是克山病发病的重要因素，但不是克山病唯一的原因。

表5.9　投硒组及对照组克山病发病及转为情况^〔3〕

就硒的生物化学功能而言，它具有保护机体免受氧化损害的功能，它可增加一些酶的活力，它对许多重金属，如Pb、Hg、Cd、As等有毒元素有解毒作用。考虑到硒的必需性及其毒性，各国科学工作者都在研究硒的安全摄入量，我国的建议值为^〔3〕：0—5岁，10—20μg/d;5—10岁，20—40ug/d,10岁以上，40—240μg/d。美国全国科研委员会建议值为50—200μg/d（成人）。目前，世界各国的饮水Se标准多为0.01pg/L。有人认为^〔30〕，按每天饮水2升计，这样低的浓度连最低的Se的营养量也不能提供。

不可否认，Se既是一个人和动物的必需元素，也是一个有毒元素。动物摄入含硒5—40ppm的谷物，几周或几个月后，就发生慢性硒中毒，通称“碱毒病”，其症状为：贫血、肝硬化、跛行、蹄畸形、脱毛等。我国恩施地区，1960—1964年间，曾发生硒中毒爆发流行，调查248人，平均发病率49.2%；病情最重者，估计人日摄硒量为30mg；外来人，进餐3—4日即发病，牲畜全部死亡。其症状是，中等中毒，脱发脱甲；重病区，少数出现神经症状。流行病区高峰年以后再调査发现，病区人日摄Se量为3.2—6.69mg，平均4.99mg。明显高出安全摄入量的几倍。饮用高Se地下水出现Se中毒现象，国外也有报导^〔30〕：美国犹他州印第安人家庭，饮用井水中的Se为gmg/L，三个月后，脱发，指甲脆弱，无精神。

多次长期的大规模的动物试验证明，Se无致癌性；相反，证明Se的营养状况与癌死亡率成负相关；癌患者与健康人相比，前者血硒水平低于后者。说明Se抗癌，不致癌，但其机理不清楚。

（二）锌（Zn）

锌是人体必需的重要的微量元素，人体含锌1.5—3.0g。主要分布于肌肉（50%）、骨骼（≤30%）、皮肤（≤20%），指甲、发、皮肤可代表Zn的营养状况，

在自然界的岩石中，火成岩（玄武岩，iooppm；花岗闪长岩，60ppm）和页岩（100ppm）含Zn最高，砂岩、灰岩最低。地壳平均含量为70ppm。地下水中一般都在0.01ppm左右，硫化矿床地下水中Zn较高。食品中，海产品含Zn高，牡粝中的Zn高达1400ppb；新鲜水果及蔬菜中Zn最低，仅2ppm。动物组织中的Zn可生物利用性高，谷物和牛奶中的Zn可生物利用性低。

正常成人锌的日需要量为10—15mg；妇女为弥补随月经的损失及妊娠期的需要，日需约25mg，哺乳期约为30—40mg；婴儿日需量为3mg，据估计，牛奶及人乳的过渡乳和成熟乳均不能满足婴儿锌的需求。据文献^〔46〕报导，对美国低收入的墨西哥人、学校儿童及食素者摄入锌的研究表明，缺锌是普遍的；人类缺锌的其他原因是其他元素（像Cu、Cd和Ca）抑制Zn的吸收。

锌不仅具有生理功能，而且具有营养作用，他是胰岛素组成不可少的元素，影响80多种酶的活性。人缺锌便产生锌的代谢紊乱，导致许多病理变化和疾病，对儿童的生长发育影响最为突出，其症状主要是：生长发育迟缓、障碍、食欲不振、骨畸形、脱发或形成侏儒等。人类，特别是儿童，整个处于一个缺锌的环境（包括地球化学环境），因此产生许多加锌食品。

锌的地球化学环境对人体的影响几乎没有什么证据。但是，许多报告中提到食土癖（即吃土者）这件古怪的事情，通过吃土吸收锌到底是本能的还是有意识通过吞咽土补充必需元素的来源，这个问题的争论仍一直继续着；有些研究报告提到一些“间接的”证据，即当给食土者补充锌以后，食土停止。据文献^〔46〕报导，广泛的动物试验显示出缺锌引起动物许多疾症，诸如免疫功能衰减、增加癌的发病率、产生先天性畸形等，这就促使一些学者继续研究地球化学环境与人体缺锌的关系。

（三）铬（Cr）

铬被认为是人体必需元素还是近几年的事。成年人含铬6mg。铬在自然界中也是个微量元素，地壳的平均值为100ppm，岩石中的超基性岩、玄武岩含量最高，为200ppm，灰岩含量最低，仅10ppm，土壤中铬的含量变化很大，为5—1000ppm。食品中精制食品的铬大大低于粗制食品，例如，小表，1.75ppm；精粉，0.23ppmm原糖，0.3，精白糖，0.02。由于铬在植物不易迁移，多集中于根部，所以茎、叶蔬菜含铬很低。

铬的主要生物化学功能是一种有机络合物组成成分，这种有机络合物是从酵母分离出来的，它称为“耐糖量因子”（GTF）,GTF含有一个Cr³⁺，这种Cr³⁺很易被人体吸收，它补助胰岛素发挥作用，促进糖元的合成，刺激葡萄糖氧化。缺铬可能引起葡萄糖代谢的障碍，同时可能引起动脉粥样硬化。GTF的功能还包括降低血清中的胆固醇，增加胆固醇的分解和排泄；有人给老年人及糖尿患者补充铬，结果血清甘油三酯及胆固醇均下降。

地下水中Cr的浓度很低，Cr的饮用标准为0.05mg/L。一般来说，从水摄入铬供人体的需要往往是次要的。近年来的报道表明，人体组织及体液中Cr值有不断下降的趋势，这更证明人体缺乏Cr的怀疑，因此，Cr的地球化学来源的研究可能更显重要。

铬本身也是一个有毒元素，动物试验证明，Cr³⁺致畸，Cr^6＋致癌，经常接触Cr的铬酸盐厂的工人，肺癌的发病率高。

（四）氟（F）

氟是人体的必需元素，早已被人承认。成年人含F2.57g,96%集中在骨骼和牙齿里。

人体中氟的主要来源是水，一般来说，水中氟比食物中氟更易于吸收。地下水中F的浓度变化很大，从小于lmg/L到40mg/L，或更高。因此，氟与人体健康的关系，是地球化学环境直接影响人体健康的最好的例子，更明确来说，氟的水文地球化学环境直接影响到人体健康。

在我国的饮用水标准中规定，F的允许浓度为1mg/L，也就是说，lmg/L是最优浓度，小于此浓度可能出现龋齿，高于此标准，可能出现斑釉齿，这是饮用水标准中一个特殊标准。在西方许多国家里，由于供水F浓度低于lmg/L，所以加F，结果使龋齿率下降50%，但也有人反对加F，其理由是F本身也是一个有毒元素，由于从食物摄入的F难以控制，水中加F可能出现不好的效果。一般来说，水中F＞1—1.5mg/L时，产生斑釉齿；3—6mg/L产生氟中毒，引起骨骼变形，称为氟骨症；＞10mg/L，可致产生致残的氟中毒。

动物试验证明，CapMg和P会抑制氟的吸收，而Se可能促进F的吸收。苏联学者认为饮水中的F/Ca比值与氟中毒有关，比值越大，发病越高；F/Ca比值＜0.25时不发生氟中毒，比值为0.25—1.25时，发病率为50%;1.25—2.0时，发病率高达50%—70%。所以，研究地下水中氟浓度与氟病的关系，不应单纯研究两者的相关性，还应研究有关元素与F的相互作用。

（五）碘（I）

在人体必需的微量元素中，碘是首批被确认为生命元素之一。人体内含碘20—50mg^〔3〕或15—30mg^〔46〕，大部分集中在甲状腺组织内，肾脏、唾液腺、胃液腺、乳腺等均含有少量的碘。碘是合成甲状腺素的重要成分，缺碘和高碘都可能引起疾病。

严重缺碘产生地方性甲状腺肿（俗称地甲病），这种疾病在儿童和成年人均可发生。如在胚胎期脑发育阶段，严重缺碘，则由于缺碘导致甲状腺素不足，以致脑发育不全。其临床症状为呆傻、矮小、聋、哑、瘫等，这种缺碘症称为地方性克汀病（俗称地克病），这是缺碘对人类损害最严重的病症。

在自然界中，几乎所有的碘化合物都溶于水，易于被淋滤。据文献^〔45〕报导，地壳中碘的丰度为0.5ppm，所有火成岩均不超过此值，沉积岩中碘较高，页岩为2.2ppm，砂岩为1.7ppm，灰岩为1.2ppm。食物中，海产品含碘最高，其中以海带为甚，为2000ppb，一般的蔬菜及肉蛋仅几十ppb，但菠菜和水芹分别高达1.64ppm和1.60ppm。地下水中的I很低，一般山区比平原低，从小于1ppb至几十，甚至几百ppb；油田水的I含量高，例如，罗马尼亚，1—5ppm，美国1—100ppm，原苏联的阿塞拜疆为20—25ppm，我国为0.5—1.8ppm。

一般来说，人体内的碘80%—90%来自食品，10%—20%来自饮水。流行病学调查提出，人的需碘量为100“g/d，最低值为44—75ug/d。但各国规定（或建议）的需碘量有所不同，例如^〔3〕，德国，150μg/d；意大利，140μg/d；美国，150μg/d（成年男女）、175ug/d（孕妇）、200μg/d（乳母）；我国，75—225“g/d。

缺碘引起甲状腺肿早已被人公认，但高碘引起甲状腺肿只是在近年来才被确认。从已报道的病例看，其致病剂量，低者为500μg/d，高者为1000μg/d。70年代前，我国高碘甲状腺肿无报道，此后发现，在河北的海滨地区，黄骅、海兴、盐山、孟村、沧县，山东的乐陵、无棣、沾化、滨县、利津，都出现高碘甲状腺肿，据认为是饮用深层高碘水引起，称为水源性高碘钾状腺肿；山西的孝义、河北的新城、固安、永清等地，以及新疆的奎屯乌苏山前倾斜平原，也发现类似情况，但饮用的是高碘浅层水。除此以外，还有食用海带盐及以海带盐腌制的咸菜引起的食物性高碘甲状腺肿，山东日照曾出现这种病症。

综上所述，似乎地甲病与地球化学环境关系不显，但实际并非如此。水碘来自其流经地区的岩石和土壤的可溶性碘，而植物体内碘主要来自土壤；动物碘来自植物和水，而人体碘来自动植物食品及水，所以，水碘不仅可大致反映岩石、土壤中碘水平，也大体反映人体碘的摄入量。因此，研究碘的水文地球化学环境和地甲病的关系是有实际意义的。

表5.10列举了17个调查点的水碘含量和甲状性肿的患病率。表中数据说明，在水碘0.6—1920ppb的范围内，其患病率从30.4%下降到0.5%；再从0.5%上升到41.0%。呈“V”字形。它充分显示水碘与甲状腺肿的很好相关性，碘对甲状性肿的流行有明显的双相关性，存在上限和下限两个阈值，低于下限值或高于上限值均出现甲状腺肿。在上限和下限值之间，患病率处于很低的水平。如以目前比较公认的患病率5%为病区划分界限，则饮水碘对甲状腺肿的阈值为3—300“g/L。

在世界各地广泛地存在高碘区和缺碘区，仅亚洲受此影响的人口就有五亿，所以，研究地甲病的地球化学环境影响是有重大的实际意义的。近年来，一些学者还提出缺碘不是地甲病的唯一原因，是多因子性疾病，是生态紊乱性疾病，是多种元素疾病，如F、Ca、Mn、Zn等都参与致病作用。但这些问题还有待进一步研究。

人体必需微量元素：碘、锌、铁、铜、硒、钴、钼、铬。

人体可能必需的元素：锰、硅、硼、矾、镍。

非必需的微量元素：氟、铅、镉、砷、铝、锂、锡、汞，也就是我们所说的重金属。

宏量元素又称常量元素，是指含量占人体总重量万分之一以上的元素，如碳、氢、氧、氮、钙、磷、硫、镁等，它们共占人体总重量的99.95%。

微量元素是占人体总重量万分之一以下的元素，如铁、铜、锌、铬、钼、硒、碘、钴等，共占人体总重量的0.05%左右。

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扩展资料

微量元素的作用

人们大多知晓缺碘会引起甲状腺肿大，却不知碘与人的智力也密切相关。碘可以促进能量代谢、体格和大脑发育。碘大量存在于海产品中，如海带、贝、紫菜以及人工加碘后的碘盐等。

锌能加强身体免疫系统的免疫能力，与味觉、嗅觉、免疫性有关，可调节细胞分化和基因表达、维持生物膜结构和功能，缺锌会抑制生长，使人体的免疫功能下降，还会引起味觉和嗅觉迟钝，生长迟缓，性特征发育不全等。瘦肉、猪肝、鸡肝、蛋黄、海带都含有丰富的锌，鱼虾、牡蛎中的锌含量最丰富。

硒有抗氧化、抗肿瘤、促进免疫的作用，能预防癌症和心脏病等疾病。缺硒会引发克山病（亦称地方性心肌病）、大骨节病或心肌病变。谷物、蛋类和鱼类等食品中含有大量的硒。

参考资料来源：/health.people.com.cn/n1/2016/1013/c404177-28774411.html"target="_blank"title="人民网-小元素大作用浅谈人体必不可少的微量元素">人民网-小元素大作用浅谈人体必不可少的微量元素