生命元素与绿色化学(化学元素与人体健康课件)
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而对体内有害金属离子，目前清除办法，是选择合 适的螯合剂与其结合成稳定的配合物而排除体外。这种 方法称为螯合疗法(或配体疗法)。所用的螯合剂称为促 排剂(或解毒剂)。
绿色化学(Green Chemistry)
又称 : 环境无害化学 (Environmentally Benign Chemistry)
2 元素在人体中的存在形态及生物功能 元素在生物体中以不同形态存在，大致可分为四
种情况 。 （1）无机物结构元素Ca、F、P、Si和少量的Mg，
以难溶无机化合物形态存在于硬组织中，如SiO2、 CaCO3、Ca10(PO4)6(OH)2等。作为结构材料，Ca、P构成 骨骼、牙齿。
（2）有电化学功能和信息传递功能的离子Na、 Mg、K、Ca、Cl等，分别以游离水合阳离子和阴离子 形式存在于细胞内、外液中，两者之间维持一定浓度 梯度，Ca2+与氨基酸中的羧酸结合起到传递某种生物 信息的作用；存在于体液中的Na+、K+、Cl-等起到维 持体液中水、电解质平衡和酸、碱平衡的作用。
有益元素：是指人体中假若缺少这些元素(如Li、 Ce、Al、As、Rb、Ti、Sr、B和稀土元素)虽然可以维 持生命，但不能认为是健康的。
沾污元素：有20～30种普遍存在于各组织中的元 素，它们的浓度是变化的，而它们的生物效应还没有 被完全确定，它们也可能来自环境的沾污，因此称沾 污元素。
有毒元素（污染元素）：当对沾污元素觉察出有 害的生理或行为症状时，沾污元素就成为污染元素了， 例如，血液中的铅、镉和汞虽然浓度极低，但是起着 有害作用，它们是污染元素。
Biblioteka Baidu
生命元素：是指在生物体中能维持其正常生命活动 功能所不可缺少的元素。
人体内大约含有27种生命元素。其中常量元素为： O、C、H、N、Ca、P、K、S、Cl、Na、Mg等，约占人体 重的99.95%，微量元素仅占人体重的0.05%，它们是： Fe、F、Zn、Si、Br、Sn、Cu、V、I、Mn、Cr、Se、Mo、 Ni 、Co，但其作用不小，此外还有B。
1941年
主要成就 发现第一个抗生素：
盘尼西林 发现DNA双螺旋结构
合成氨化肥的生产
主要杀虫剂DDT 进入 市场增产粮食、蔬菜
下一页
作用
减轻疼痛 预防疾病 保健益寿
减轻人口 增长、对 食品需求
的压力
20世纪化学工业的贡献
领 域
年代
主要成就
作用
1921年
天然气、氢烃蒸气裂 解制造乙烯
奠定石油工业 发展基础
其目标是既从根本上保护环 境，又能推进工业生产的发展。 与传统化学和化工污染后治理的 模式不同，绿色化学的宗旨是从 流程的始端就对污染进行控制和 治理，对可持续发展和人类生活 的改善具有重要意义。
目录
20世纪化学工业的贡献
领域
生物 医药
化工 化肥 农药
石油 工业
年代 1928年 1953年 1913年
生命元素与绿色化学
杨桂琴
生命元素
1 生命元素、有益元素、沾染元素、有毒元素 科学工作者通过研究环境元素和生命元素的关系，
了解到生物体在适应生存和进化中，逐渐形成一套摄 入、排泄和适应这些元素的保护机制。
元素是如何被选择的，这是一个有趣而尚未完全解 决的问题，但在生物演化过程中，总结了一些元素被 生物选择的规则，了解其中的两点：
（1）丰度规则 当生物的功能可以从几种可用 元素中选择其一去实现时，生物选择了在自然界存在 较丰富的那种元素。
（2）有效规则 生物要选择更加有效的化合物加 以利用。
研究表明，存在于生命体内的元素可分为四种类型： (1)生命元素：按其含量的不同，又分为常量元 素和 微量元素； (2)有益元素(可能为潜在的生命元素)； (3)沾污元素； (4)有毒元素。
3 污染元素对人体健康的危害
目前在人体组织中发现的元素数目已多达70余 种，仅在血液中就含有30多种元素。除了上述生命 元素外，其余元素是随着自然资源的开发利用和工 业发展而进入环境，它们通过大气、水源和食物等 途径而侵入机体，有些成为人体中的污染元素。主 要污染元素对机体的危害见表。
污染元素对人体的危害
元 素
危害
最小致死量/10-4%
Be
致癌
4
Cr
损害肺，可能致癌
400
Ni
肺癌，鼻窦癌
180
Zn
胃癌
57
As
损害肝、肾及神经，致癌
40
Se
慢性关节炎，浮肿等
Y
致癌
Cd 气肿，肾炎，骨痛病，高血压，致癌
3.5 -
O.3～0.6
Hg
脑炎，损害中枢神经及肾脏
16
Pb
贫血，损害肾赃及神经
50
4 生命必需元素的补充和有毒元素的促排
在生命元素中13种非金属元素（H、C、N、O、P、 S、F、Cl、Br、I、Si、Se、B），除H外集中在p区右上 角，14种生物金属在周期表中有两个主要密集区：一是 ⅠA、ⅡA族的四金属“岛”（K、Na、Ca、Mg），它 们是常量元素；二是第一过渡系，它们是微量元素，是 生物体中金属蛋白和金属酶的重要结构成分。
环境友好化学 (Environmentally Friendly Chemistry)
清洁化学(Clean Chemistry)
绿色化学
0 绿色化学概述 1. 绿色化学研究的主要内容 2 组合化学与分子设计
绿色化学 0 绿色化学概述 0-1 绿色化学的基本含义 0-2 绿色化学提出的背景
目录
绿色化学
石 1930年
油 工
1938年
业 1939
～45年
开始生产聚氯乙烯 生产出化纤尼龙
开始生产顺丁橡胶
成功开发石化 产品：合成纤 维、橡胶、塑 料、洗涤剂、 涂料、粘合剂 家电部件、… 遍及衣食住行
化学工业的主要污染物 ── 废气
污染物
主要来源
硫氧化物 硫酸厂、硝酸厂、染料厂、石 氮氧化物 化厂、化纤厂
卤化物 氯碱厂、制冷剂厂、有机合成厂
有机类废气 石化厂、有机合成厂
固体悬浮物 发电厂、焦化厂
为了弥补生命元素的缺乏，必须自机体外及时予以补 充供应。
例如，克山病（因缺硒造成），以心肌坏死为主要症 状。现在大都采用投硒的方法以提高体内的硒含量，普 遍为口服亚硒酸钠或硒盐。
又如，地方性甲状腺肿大和地方性克汀病（环境缺 碘造成）两种地方病的预防都是用投碘控制，目前我国 广泛推广加碘食盐。碘盐是将碘化钾或碘酸盐加入食盐， 世界卫生组织推荐的标准是1:100000。
绿色化学(Green Chemistry)
又称 : 环境无害化学 (Environmentally Benign Chemistry)
2 元素在人体中的存在形态及生物功能 元素在生物体中以不同形态存在，大致可分为四
种情况 。 （1）无机物结构元素Ca、F、P、Si和少量的Mg，
以难溶无机化合物形态存在于硬组织中，如SiO2、 CaCO3、Ca10(PO4)6(OH)2等。作为结构材料，Ca、P构成 骨骼、牙齿。
（2）有电化学功能和信息传递功能的离子Na、 Mg、K、Ca、Cl等，分别以游离水合阳离子和阴离子 形式存在于细胞内、外液中，两者之间维持一定浓度 梯度，Ca2+与氨基酸中的羧酸结合起到传递某种生物 信息的作用；存在于体液中的Na+、K+、Cl-等起到维 持体液中水、电解质平衡和酸、碱平衡的作用。
有益元素：是指人体中假若缺少这些元素(如Li、 Ce、Al、As、Rb、Ti、Sr、B和稀土元素)虽然可以维 持生命，但不能认为是健康的。
沾污元素：有20～30种普遍存在于各组织中的元 素，它们的浓度是变化的，而它们的生物效应还没有 被完全确定，它们也可能来自环境的沾污，因此称沾 污元素。
有毒元素（污染元素）：当对沾污元素觉察出有 害的生理或行为症状时，沾污元素就成为污染元素了， 例如，血液中的铅、镉和汞虽然浓度极低，但是起着 有害作用，它们是污染元素。
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生命元素：是指在生物体中能维持其正常生命活动 功能所不可缺少的元素。
人体内大约含有27种生命元素。其中常量元素为： O、C、H、N、Ca、P、K、S、Cl、Na、Mg等，约占人体 重的99.95%，微量元素仅占人体重的0.05%，它们是： Fe、F、Zn、Si、Br、Sn、Cu、V、I、Mn、Cr、Se、Mo、 Ni 、Co，但其作用不小，此外还有B。
1941年
主要成就 发现第一个抗生素：
盘尼西林 发现DNA双螺旋结构
合成氨化肥的生产
主要杀虫剂DDT 进入 市场增产粮食、蔬菜
下一页
作用
减轻疼痛 预防疾病 保健益寿
减轻人口 增长、对 食品需求
的压力
20世纪化学工业的贡献
领 域
年代
主要成就
作用
1921年
天然气、氢烃蒸气裂 解制造乙烯
奠定石油工业 发展基础
其目标是既从根本上保护环 境，又能推进工业生产的发展。 与传统化学和化工污染后治理的 模式不同，绿色化学的宗旨是从 流程的始端就对污染进行控制和 治理，对可持续发展和人类生活 的改善具有重要意义。
目录
20世纪化学工业的贡献
领域
生物 医药
化工 化肥 农药
石油 工业
年代 1928年 1953年 1913年
生命元素与绿色化学
杨桂琴
生命元素
1 生命元素、有益元素、沾染元素、有毒元素 科学工作者通过研究环境元素和生命元素的关系，
了解到生物体在适应生存和进化中，逐渐形成一套摄 入、排泄和适应这些元素的保护机制。
元素是如何被选择的，这是一个有趣而尚未完全解 决的问题，但在生物演化过程中，总结了一些元素被 生物选择的规则，了解其中的两点：
（1）丰度规则 当生物的功能可以从几种可用 元素中选择其一去实现时，生物选择了在自然界存在 较丰富的那种元素。
（2）有效规则 生物要选择更加有效的化合物加 以利用。
研究表明，存在于生命体内的元素可分为四种类型： (1)生命元素：按其含量的不同，又分为常量元 素和 微量元素； (2)有益元素(可能为潜在的生命元素)； (3)沾污元素； (4)有毒元素。
3 污染元素对人体健康的危害
目前在人体组织中发现的元素数目已多达70余 种，仅在血液中就含有30多种元素。除了上述生命 元素外，其余元素是随着自然资源的开发利用和工 业发展而进入环境，它们通过大气、水源和食物等 途径而侵入机体，有些成为人体中的污染元素。主 要污染元素对机体的危害见表。
污染元素对人体的危害
元 素
危害
最小致死量/10-4%
Be
致癌
4
Cr
损害肺，可能致癌
400
Ni
肺癌，鼻窦癌
180
Zn
胃癌
57
As
损害肝、肾及神经，致癌
40
Se
慢性关节炎，浮肿等
Y
致癌
Cd 气肿，肾炎，骨痛病，高血压，致癌
3.5 -
O.3～0.6
Hg
脑炎，损害中枢神经及肾脏
16
Pb
贫血，损害肾赃及神经
50
4 生命必需元素的补充和有毒元素的促排
在生命元素中13种非金属元素（H、C、N、O、P、 S、F、Cl、Br、I、Si、Se、B），除H外集中在p区右上 角，14种生物金属在周期表中有两个主要密集区：一是 ⅠA、ⅡA族的四金属“岛”（K、Na、Ca、Mg），它 们是常量元素；二是第一过渡系，它们是微量元素，是 生物体中金属蛋白和金属酶的重要结构成分。
环境友好化学 (Environmentally Friendly Chemistry)
清洁化学(Clean Chemistry)
绿色化学
0 绿色化学概述 1. 绿色化学研究的主要内容 2 组合化学与分子设计
绿色化学 0 绿色化学概述 0-1 绿色化学的基本含义 0-2 绿色化学提出的背景
目录
绿色化学
石 1930年
油 工
1938年
业 1939
～45年
开始生产聚氯乙烯 生产出化纤尼龙
开始生产顺丁橡胶
成功开发石化 产品：合成纤 维、橡胶、塑 料、洗涤剂、 涂料、粘合剂 家电部件、… 遍及衣食住行
化学工业的主要污染物 ── 废气
污染物
主要来源
硫氧化物 硫酸厂、硝酸厂、染料厂、石 氮氧化物 化厂、化纤厂
卤化物 氯碱厂、制冷剂厂、有机合成厂
有机类废气 石化厂、有机合成厂
固体悬浮物 发电厂、焦化厂
为了弥补生命元素的缺乏，必须自机体外及时予以补 充供应。
例如，克山病（因缺硒造成），以心肌坏死为主要症 状。现在大都采用投硒的方法以提高体内的硒含量，普 遍为口服亚硒酸钠或硒盐。
又如，地方性甲状腺肿大和地方性克汀病（环境缺 碘造成）两种地方病的预防都是用投碘控制，目前我国 广泛推广加碘食盐。碘盐是将碘化钾或碘酸盐加入食盐， 世界卫生组织推荐的标准是1:100000。