第3章 地球化学环境与人类健康1

二、人体与环境的辩证关系 1、人体与环境最本质的联系是能量的传 递和物质的交换
2、当某些元素在环境中含量过高或偏低 时，人和地球化学环境的平衡关系就会 遭到破坏，人体发生疾病或死亡
三、现代人类疾病类型与地球化学环境的关系 1、疾病的类型 ① 遗传性疾病 ② 先天性疾病 ③ 匮乏性疾病（又叫贫穷病） ④ 现代病
(3)防治 控制铍接触，是防止铍病的重要环节。降低空气 中铍浓度在允许值限之下。
4、钴(Co)
(1)概述
单质钴是制造超硬耐热合金和磁性
合金的重要原料；钴的放射性同位素
60Co在机械、化工、冶金等方面应用广，
在医疗上代替了镭治疗癌症，钴化物主
要用于玻璃、颜料，陶瓷、电镀等行业。
(2)生物学功能 钴参与机体酶的组成和对酶的激活作用。钴可 活化脑内的肽酶，引起氨的释放，以保持pH的恒定， 并可调节组织巯基的浓度。钴可治疗多种贫血：钴 盐对低色素小细胞性贫血疗效较好。维生素B12对高 色素巨细胞性贫血疗效显著。据报道，钴可防止脂 肪在肝内沉着，具有趋脂作用。钴、铜、锰合用可 加速生长发育，增强体质。患钴缺乏症时，会食欲 不振、皮肤粗糙、消瘦无力、粘膜苍白、乳汁减少， 继而贫血、严重者死亡。长期服用可溶性钴化物， 可产生红细胞增多症、甲状腺肿大和心脏病。大剂 量摄入钴能引起结缔组织癌和肺癌。 (3)防治 控制人为污染，减少钴作业者与钴接触。
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肾：Bi、Pb、Cd、Se、As、Si；
肝：Pb、I、Sm、Se、As、Zn、Cu；
肺：Sb、Sn、Se、Cr、Al；
淋巴结：U、Tb、Sb、Mn、Al、Li。
效 应
必需和有毒元素的缺乏和过量对有机体的影响曲线
耐 量
有毒元素生理效应曲线
在震动全国的“7·3” 紫金矿业污染事件发生 40天后，南方都市报深 入紫金山周边调查，距 离紫金山最近的碧田村， 常驻人口1300余人，过 去10年一共有40人患癌， 其中35人已去世。
(4)现代病与环境 由于现代社会的发展，出现了 大量的现代病。
四、人体对环境致病因素的反应 人类具有调节自己的生理功能来适应不 断变化着的环境的能力： 1、如果环境的异常变化不超过一定限度， 人体是可以适应的； 2、如果环境的异常变化超出人类正常生理 调节的限度，则可能引起人体某些功能和 结构发生异常，甚至造成病理性的变化。
2、在激素和维生素中起着独特的生理作用
3、协助输送宏量元素
4、微量元素与钾、钠、钙、镁等离子协同，
调节渗透压、离子平衡和体液酸碱度的作
用，保持人体的正常生理功能
二、元素的协同和拮抗作用 1、生命元素的协同作用
指在生物体中，两种或两种以上元素共
存时所产生的一种附加增强作用或效应。
2、生命元素的拮抗作用 指在生物体中，一种元素对另外一种
2、镍（Ni） (1)概述 镍污染环境的主要来源是矿产工 业、有色合金以及机器制造、金属加 工、化学、仪器制造等企业，石油、 煤的燃烧会使大气受到镍化物的污染。
(2)Ni的生理功能 对人体危害最大的是镍化合物，尤其是羟基 镍。人体大量吸入羟基镍后，其中的2／3被吸 收进入血液，与细胞内的核酸、蛋白质结合， 可以造成急性中毒，会出现头痛、头晕、恶心、 呕吐等症状。在脱离接触6—36小时后，会发生 肺水肿，表现为咳嗽、气急、胸闷、甚至昏迷， 对肝脏也有损害。镍也是一种致癌物质。
5、锑(Sb)
(1)概述
锑是一种银白色金属，常以硫化物 或氧化物、锑赫石或锑华的形式存在。 世界锑产量的一半用于制造合金，另 一半以锑化合物形态应用于橡胶、纺 织、陶瓷、玻璃、半导体和医药等方 面。
(2)生物学功能 锑是氮族元素，具中等毒性。锑对肠胃道 粘膜和皮肤有刺激作用，对神经系统和心脏 有损害。含锑化合物能引起恶心、呕吐、体 虚、腹泻、皮炎、咳嗽、呼吸困难、慢性肺 变化；心率不齐、心肌衰退和损害；也使肝 损害和坏死、产生血液疾病等。 (3)防治 防止锑污染对动植物危害的最根本的办法 就是要在锑的生产过程中严格控制其污染物 的排放，制定环境中锑的最大允许浓度标准。
(3)Ni中毒预防
对所有能排放羟基镍的生产过程与设备必须 采取密闭化设施，限制其进入环境
3、铍（Be） (1)概述 铍质轻、坚硬、强度大、耐高温、耐腐 蚀、抗氧化、拒磁及加工时不发生火花 等特性，被广泛应用在核能、航天、国 防仪表、原子能、电子工业等。工人在 生产加工铍及其化合物(如铍的冶炼，铍 合金制造等)均可职业性接触铍的粉尘或 烟雾，引起铍中毒。
Ga、In、As、Sn、Li
(2)潜在毒性和放射性元素：Be、Tl、Th、
U、Po、Ra、Sr、Ba
3、无毒性稳定性元素
Ti、Zr、Hf、Sc、Y、Nb、Ta、Ru、 Os、Rb、Ir、Pd、Pt，Ag、Au 4、两性元素 两性元素指的是B，其氧化物具弱酸性，
对人体无明显中毒现象
二、人体中元素的缺乏和过量供应 某些元素在人体各组织中的分布具有明 显的选择性，一般表现为： 脑：Cd、Sr、Br、Al；
元素的正常生理功能产生的干扰的现
象（这种干扰多数是抑制或者抵消，
但也有可能是加剧）。
作用机理：
(1)直接化学反应产生拮抗作用
(2)干扰元素作用于金属酶的辅基或金属蛋白的
蛋白质活性基团，从而实现对酶或蛋白质中
有益元素的间接拮抗
(3)由于某一元素的作用，使金属酶反应体系中
的一环受阻，产生对另一元素的间接拮抗
(4)相似原子结构的元素在有机配合物中互相取 代
三、配合作用 配合作用是指采用金属配合物(或螯合 物)的配位体原理排除进入机体的各种 有毒元素的去毒作用。
用于治疗机体内金属元素过量的某些螯合剂
过量元素 Ca Fe Co、Zn Cd、As Hg 排毒螯合剂 EDTA 去铁肟胺或Na2(CaEDTA) Na2(CaEDTA) BAL(二巯基丙醇) BAT（二巯基丙醇) 过量元素 Pb、Cu Be Tl Ni Pu 排毒螯合剂 D－青霉胺或Na2(CaEDTA) 金精三羧酸 三苯卡巴腙 二乙基草酸钠 Na3(CaDTPA)
悦洋片村建尾矿库前后
工人正在处理位于福建上杭紫金山铜矿湿 法厂污水池中的含铜酸水
2010年10月4日， 匈牙利铝厂毒泥水 泄漏，造成有毒氧 化铝废料污染
三、环境地球化学食物链
化学元素从环境到有机体作用路线示意图
§3
微量元素与人类健康
一、微量元素的重要生理功能
1、微量元素是人体多种酶的组分或激活剂
6、铝(Al)
(1)概述
铝及其化合物主要有十几种，以无机 和有机的形式存在。主要含铝矿物有： 铵明矾、钙铝榴石、高岭石、水铝钒石 及铝土矿等。虽然铝在地壳中的含量比 较丰富，但它们的活性较低，较难迁移。 因此，在天然水中铝的浓度很低，为00.4mg/L。
(2)生理功能 用于砷透析装置的水含铝，引起病人神 经紊乱；早老性痴呆症与体内铝含量增加 有关。正常人脑铝含量不超过4μg/g(干 重)，而早老性痴呆症患者脑铝明显增加， 最高可达107μg/g(干重) 。 目前的研究表明，铝是一种有毒元素， 还未发现它对生物有何有益作用。一般情 况下，人们对铝的摄入量还远远达不到中 毒的计量。因此，关于铝对人体可能产生 的危害应持以防而不惧的态度。
§2
人体中元素的分布
一、元素的地球化学分类 1、生命元素 (1)生命组成元素 H、C、N、O、P、S、K、Na、Ca、Mg、 Cl、Si占组成人体的99.95% (2)生命必需元素 Fe、Cu、Zn、Mn、Co、I、Mo、Se、F、 Cr、V、Ni、Br，约占人体的0.025%
2、毒性元素
(1)毒性元素：Cd、Ge、Sb、Te、Hg、Pb、
四、常见与元素有关的疾病
1、硒（Se）
(1)概述 结晶硒为重要的光导电材料；硒主要用 于制造整流器，硒还用作脱色绿玻璃和 制造红宝石玻璃；生产不锈钢和铜合金； 作橡胶添加剂和杀虫剂。硒可用于胰脏 放射性扫描、照相复制术及X硒版摄影。
(2)Se的生理功能 缺硒可致肝坏死；硒营养不足，可 降低机体抵抗力，影响视力，严重者诱 发心血管疾病和癌症；地方性缺硒，可 导致“克山病”和“大骨节病”。 硒化物的毒性较元素硒大，可溶性 硒盐毒性最高。硒中毒类似砷中毒，引 起呼吸道刺激和全身性反应。肝、肾损 伤最严重。
(2)Be的生物学功能 铍一般不会通过水或食物链影响人体健康，导致 人体产生铍病的主要是铍工业污染。铍主要是从呼吸 道吸入进入人体危害健康的。严重中毒时可发生化学 性肺炎和肺水肿。慢性铍病潜伏期较长，主要是吸入 氧化铍等难溶性铍化合物所致，多在接触5年、10年 甚至20～25年后逐渐出现肺部病变，称为铍肺。过量 的铍还可导致骨癌。
1961-1964年湖北省恩施县爆发的原因 不明脱发掉甲病是由于石煤含硒量高所 致的硒中毒，缺硒是克山病的生物地球 化学因素
(3)硒不足及过量的防治
硒不足者，可多食海产品、大蒜、谷物等富硒 食品，也可服用富硒麦芽类硒营养添加剂。缺硒患 者，应服用硒酵母、亚硒酸钠、亚硒酸钠维生素C 片；中药黄芪也含有丰富的硒。 控制硒接触，是预防职业性硒病的重要环节。 硒中毒者，应中断高硒饮食或脱离高硒环境，加强 营养，多食高蛋白和亚麻油，降低硒的毒性，口服 大量维生素C和维生素E，加速体内硒的排泄。
第三章
地球化学环境与人类健康
人体与地球化学环境的关系
人体中元素的分布 微量元素与人类健康 地球化学环境与人类疾病（地方性疾病）
§1
人体与地球化学环境的关系
一、人体化学组成与地球化学环境的关系 人体的各种化学元素和平均含量与地 壳中相应各种化学元素的含量相适应， 显示了明显的相关性。
人体血液和地壳中元素含量的相关性
宏量元素 氧 碳 氢 氮 钙 磷 钾 硫 钠 氯 镁 铁 总计
人体化学元素组成 WB／％ 微量元素 65.9 氟 18.0 锌 10.0 铜 3.0 钒 2.0 铬 1.0 硒 0.35 锰 0.25 碘 0.15 钼 0.15 镍 0.05 钴 0.004
99.954
WB／10-6 37 33 1.0 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 0.05 <0.05%
2、疾病类型与环境的关系 (1)遗传性疾病与环境 环境中许多化学物质突变引起遗传物 质的损害（主要是基因缺陷和染色体畸 变）。 (2)先天性疾病与环境
该类型疾病是胚胎发育过程中某些环 境因素造成的。
(3)匮乏性疾病与环境 ① 由于人们所处的生活条件恶劣、营养 不足所造成的营养不良性疾病；
② 由于医疗、交通落后、人口拥挤、卫 生条件差所造成的传染性疾病； ③ 由于区域生态环境中有不利健康的因 子存在，造成特定环境的特有的地方 病，即原生性地方病。
• Cd： • 主要来源：CdS(硫镉矿)、CdCO3(菱镉矿)、 CdO(方镉矿)、CdSe(硒镉矿) • 环境中的来源：Pb, Zn, Cu矿山的开采， 电池，显象管，工业（电镀）废水等 • 毒性：骨痛症，高血压（？）
• Pb： • 主要来源：方铅矿 • 环境中的来源：矿山，冶金，化工，颜料， 玻璃工业，蓄电池等 • 毒性：腹痛，贫血，神经病，脑病等
7、锗(Ge)
(1)概述
锗是IV周期IV族元素，介于金属和 非金属间。锗以化合物状态存在于自然 界中。锗主要作为优良的半导体材料。
(2)生理功能 锗及其化合物的生物效果非常好：
• • • • • • 促进细胞生长和代谢 自由基消除 抗突变 与其他元素的相互拮抗作用 免疫调节 氧富集作用
锗在人体代谢中起着重要积极的作用；可抗肿 瘤，增强放射敏化，诱发干扰素，可强化免疫功 能、抗高血压、增强生物活性，防衰抗老等。目 前锗已被开发用于医疗、食品和保健中。 属于大补的药物如灵芝、人参、枸杞、西洋参、 刺五加等均富含锗。被实践证明的抗癌食品如魔 芋、蘑菇、大蒜也都富含锗。