第11講地球化學(xué)課件[共43頁(yè)]

1、與與 地地 球球 化化 學(xué)學(xué) 環(huán)環(huán) 境境 的的 關(guān)關(guān) 系；系； v人人 體體 中中 元元 素素 的的 分分 布布 ； v微微 量量 元元 素素 與與 人人 類類 健健 康；康； v地地 球球 化化 學(xué)學(xué) 環(huán)環(huán) 境境 與與 人人 類類 疾疾 病病 （ 地地 方方 性性 疾疾 病）?。?。 的的 關(guān)關(guān) 系系 自 然 界 的 各 種 元 素 或 化 合 物 都 是 以 空 氣、 水 和 食 物 等 形 式 經(jīng) 由 呼 吸 道 和 消 化 道 進(jìn) 入 體 內(nèi) 的。 研 究 表 明， 人 體 的 各 種 化 學(xué) 元 素 和 平 均 含 量 與 地 殼 中 相 應(yīng) 各 種 化 學(xué) 元 素 的 含 量 相

2、適 應(yīng)， 顯 示 了 明 顯 的 相 關(guān) 性。 因 此， 化 學(xué) 元 素 的 相 適 應(yīng) 證 明， 人 和 地 球 化 學(xué) 環(huán) 境 有 著 密 切 的 聯(lián) 系。 聯(lián) 系 是 能 量 的 傳 遞 和 物 質(zhì) 的 交 換， 人 與 地 殼 物 質(zhì) 保 持 的 平 衡 是 通 過 人 體 的 新 陳 代 謝 與 周 圍 環(huán) 境 進(jìn) 行 物 質(zhì) 交 換 實(shí) 現(xiàn) 的。 如 果 由 于 某 種 自 然 的 或 人 為 的 原 因， 使 環(huán) 境 中 新 出 現(xiàn) 或 增 加 了 某 種 化 學(xué) 物 質(zhì)， 或 減 少 了 某 種 化 學(xué) 物 質(zhì) ( 環(huán) 境 變 化) ， 超 過 了 人 體 生 理 功 能 所

3、能 承 受 的 適 應(yīng) 能 力， 人 和 地 球 化 學(xué) 環(huán) 境 的 平 衡 關(guān) 系 就 會(huì) 遭 到 破 壞， 人 體 健 康 就 要 受 到 影 響， 甚 至 發(fā) 生 疾 病 或 死 亡。 人 體 各 種 生 理 功 能 在 某 種 程 度 上 對(duì) 環(huán) 境 的 變 化 是 適 應(yīng) 的， 并 能 使 人 體 與 環(huán) 境 達(dá) 到 統(tǒng) 一， 但 這 些 功 能 有 一 定 的 限 度。 如 當(dāng) 某 些 元 素 在 自 然 界 含 量 過 高 或 偏 低 時(shí) 就 會(huì) 造 成 一 些 地 方 ?。?當(dāng) 有 毒 物 質(zhì) 通 過 呼 吸、 飲 水、 食 物 等 直 接 或 間 接 地 進(jìn) 入 人 體 就

4、會(huì) 造 成 疾 病， 影 響 遺 傳 甚 至 危 及 生 命。 系系 1 1 疾疾 病病 的的 類類 型型 v遺 傳 性 疾 病 v先 天 性 疾 病 v匱 乏 性 疾 病 v現(xiàn) 代 病 環(huán) 境 遺 傳 性 疾 病 起 因 于 生 殖 細(xì) 胞 或 受 精 卵 里 物 質(zhì) 的 不 利 變 化。 遺 傳 物 質(zhì) 的 損 害 主 要 是 基 因 缺 陷 和 染 色 體 畸 變。 環(huán) 境 因 素 可 以 影 響 遺 傳 物 質(zhì)， 許 多 化 學(xué) 物 質(zhì) 都 可 以 引 起 突 變。 v先 天 性 疾 病 與 環(huán) 境 該 類 型 疾 病 是 胚 胎 發(fā) 育 過 程 中 某 些 環(huán) 境 因 素 造 成 的

5、。 在 懷 孕 期 間， 胎 兒 在 母 體 內(nèi) 發(fā) 育 過 程 中， 由 于 受 不 良 環(huán) 境 因 素 的 刺 激， 如 過 量 放 射 性 的 照 射、 嚴(yán) 重 噪 聲 的 影 響 以 及 有 害 化 學(xué) 物 質(zhì) 的 侵 擾 等， 使 胎 兒 發(fā) 育 異 常， 出 現(xiàn) 各 種 先 天 性 疾 病， 如 先 天 性 心 臟 病、 先 天 性 畸 形 等。 常 變 化， 都 會(huì) 不 同 程 度 地 影 響 到 人 體 的 正 常 生 理 功 能。 但 是， 人 類 具 有 調(diào) 節(jié) 自 己 的 生 理 功 能 來 適 應(yīng) 不 斷 變 化 著 的 環(huán) 境 的 能 力。 如 果 環(huán) 境 的 異 常

6、 變 化 不 超 過 一 定 限 度， 人 體 是 可 以 適 應(yīng) 的； 如 果 環(huán) 境 的 異 常 變 化 超 出 人 類 正 常 生 理 調(diào) 節(jié) 的 限 度， 則 可 能 引 起 人 體 某 些 功 能 和 結(jié) 構(gòu) 發(fā) 生 異 常， 甚 至 造 成 病 理 性 的 變 化。 這 種 能 使 人 體 發(fā) 生 病 理 變 化 的 環(huán) 境 因 素， 稱 為 環(huán) 境 致 病 因 素。 人 類 的 疾 病 多 數(shù) 是 由 生 物 的、 物 理 的、 化 學(xué) 的 致 病 因 素 所 引 起。 在 環(huán) 境 致 病 因 素 中 環(huán) 境 污 染 又 占 最 重 要 的 位 置。 人 體 對(duì) 致 病 因 素

7、引 起 的 功 能 損 害 有 一 定 的 代 謝 能 力， 在 疾 病 發(fā) 展 過 程 中， 有 些 變 化 是 屬 于 代 償 性 的， 有 些 變 化 則 屬 于 損 傷， 兩 者 同 時(shí) 存 在。 當(dāng) 代 償 過 程 相 對(duì) 較 強(qiáng) 時(shí)， 機(jī) 體 還 可 能 保 持 著 相 對(duì) 的 穩(wěn) 定， 暫 不 出 現(xiàn) 疾 病 的 臨 床 癥 狀， 這 時(shí) 如 果 致 病 因 素 停 止 作 用， 機(jī) 體 便 向 恢 復(fù) 健 康 的 方 向 發(fā) 展。 物 體 中 的 含 量 最 高， 可 占 人 體 的 9 9. 9 5 （ 以 7 0 公 斤 人 體 重 量 計(jì)） 以 上， 主 要 是 元 素

8、周 期 表 中 原 子 序 數(shù) 小 的 元 素， 包 括： H、 C、 N、 O、 P、 S、 K、 N a、 C a、 M g、 C l、 S i; 其 中 前 6 種 元 素 是 構(gòu) 成 生 物 體 結(jié) 構(gòu) 的 主 要 元 素， 也 是 構(gòu) 成 有 機(jī) 分 子 的 基 本 元 素， 它 們 占 人 體 重 量 的 9 7. 2 5 %。 v生生 命命 必必 需需 元元 素素 這 類 元 素 是 生 命 必 須 的 微 量 元 素， 它 們 是 人 體 維 持 正 常 機(jī) 能 所 必 需 的 元 素 F e、 C u、 Z n、 M n、 C o、 I、 M o、 S e、 F、 C r、

9、V、 N i、 B r， 約 占 人 體 重 量 的 0. 0 2 5 ， 它 們 雖 然 在 人 體 內(nèi) 含 量 甚 微， 但 在 人 類 生 命 過 程 中 起 著 重 要 作 用， 這 些 元 素 在 人 體 中 的 不 足 或 過 剩 都 會(huì) 影 響 到 人 的 健 康， 甚 至 危 及 生 命。 以以 下下 條條 件：件： v必 須 存 在 于 一 切 生 物 的 所 有 健 康 組 織 內(nèi)； v在 不 同 的 動(dòng) 物 體 內(nèi) 的 濃 度 應(yīng) 該 相 當(dāng) 恒 定； v元 素 一 旦 從 生 物 體 中 缺 失， 往 往 會(huì) 發(fā) 生 結(jié) 構(gòu) 上 或 生 理 上 的 異 常； v補(bǔ) 足

10、這 種 元 素， 則 可 防 止 異 常 的 發(fā) 生 或 使 其 恢 復(fù) 正 常。 素。 該 類 元 素 又 可 分 為 兩 類： n毒 性 元 素 ： C d、 G e、 S b、 T e、 H g、 P b、 G a、 I n、 A s、 S n、 L i， 這 些 毒 性 元 素 是 指 它 們 對(duì) 生 物 體 無(wú) 有 益 作 用， 而 只 有 毒 性。 n潛 在 毒 性 和 放 射 性 元 素： B e、 T l、 T h、 U、 P o、 R a、 S r、 B a。 v非非 必必 須須 元元 素素 非 必 須 元 素 是 指 那 些 地 殼 豐 度 極 小， 化 學(xué) 性 質(zhì) 極 不

11、 活 潑， 其 化 合 物 不 容 于 水 或 難 溶 于 水， 而 且 不 具 生 物 學(xué) 功 能 的 元 素。 它 們 多 具 放 射 性。 一 般 不 易 與 人 類 所 接 觸， 也 就 不 易 為 生 物 所 吸 收。 非 必 須 元 素 包 括 氦、 氖、 氬、 氪、 氙、 氡 6 個(gè) 氣 體 元 素， 1 5 個(gè) 鑭 系 元 素， 錒、 釷、 鏷 3 個(gè) 錒 系 元 素， 以 及 其 它 的 2 4 個(gè) 元 素 共 計(jì) 4 8 個(gè)。 球 化 學(xué) 性 質(zhì) 穩(wěn) 定， 多 呈 氧 化 礦 物 或 自 然 元 素 狀 態(tài) 產(chǎn) 出， 并 多 數(shù) 呈 副 礦 物。 這 些 元 素 包 括：

12、T i、 Z r、 H f、 S c、 Y、 N b、 T a、 R u、 O s、 R b、 I r、 P d、 P t， A g、 A u。 v兩兩 性性 元元 素素 兩 性 元 素 指 的 是 B。 其 氧 化 物 具 弱 酸 性， 對(duì) 人 體 無(wú) 明 顯 中 毒 現(xiàn) 象。 元 素 在 人 體 各 組 織 中 的 分 布 具 有 明 顯 的 選 擇 性， 一 般 表 現(xiàn) 為： 腦： C d、 S r、 B r、 A 1； 腎： B i、 P b、 C d、 S e、 A s、 S i； 肝： P b、 I、 S m、 S e、 A s、 Z n、 C u； 肺： S b、 S n、 S

13、e、 C r、 A l； 淋 巴 結(jié)： U、 T b、 S b、 M n、 A 1、 L i。 。 v毛 發(fā) 中 的 元 素 由 S i、 N i、 A s、 Z n、 F、 F e、 T i 等 組 成。 v肌 肉 中 的 元 素 Z n、 C u、 C a、 M g、 V、 S e、 B r 等 元 素， 它 們 在 肌 肉 中 的 量 占 人 體 總 量 的 百 分 數(shù) 為； Z n 為 6 5. 2 ； B r 為 6 0 ； S e 為 3 8. 3 ； C u 為 3 4. 7 。 v脂 肪 中 的 元 素 V、 H g、 C r、 N b、 S n 等， 其 中 V、 C r 對(duì)

14、 脂 肪 代 謝 和 降 低 膽 固 醇 有 重 要 作 用。 釩、 汞、 鉻、 鈮、 錫 在 脂 肪 中 的 蓄 積 量 分 別 可 達(dá) 總 量 的 9 0 、 6 9. 2 、 3 7 、 2 6 和 2 5 。 心 作 用。 酶 是 一 種 大 而 復(fù) 雜 的 蛋 白 質(zhì) 結(jié) 構(gòu)， 它 的 作 用 在 于 強(qiáng) 化 生 化 作 用。 幾 千 種 已 知 的 酶 中， 大 多 數(shù) 含 有 一 個(gè) 或 幾 個(gè) 金 屬 原 子。 失 去 金 屬 元 素， 酶 的 活 力 就 喪 失 或 下 降； 獲 得 金 屬 元 素， 酶 的 活 力 就 恢 復(fù)。 v在 激 素 和 維 生 素 中 起 著 特

15、 異 的 生 理 作 用。 某 些 微 量 元 素 是 激 素 和 維 生 素 的 成 分 或 重 要 活 性 部 分， 缺 少 這 些 元 素， 肌 體 內(nèi) 就 無(wú) 法 合 成 這 類 激 素 或 維 生 素。 如 甲 狀 腺 激 素 中 缺 少 碘 原 子， 就 失 去 效 用， 人 體 就 會(huì) 得 甲 狀 腺 腫 大 病。 v協(xié) 助 輸 送 宏 量 元 素 的 作 用， 如 鐵 是 血 紅 蛋 白 的 重 要 組 成 部 分， 血 紅 蛋 白 借 助 氧 化 作 用 把 氧 帶 到 體 內(nèi) 每 個(gè) 組 織、 器 官 的 細(xì) 胞 中 去， 供 應(yīng) 代 謝 的 需 要。 v微 量 元 素 在

16、 體 液 內(nèi)， 與 鉀、 鈉、 鈣、 鎂 等 離 子 協(xié) 同， 可 起 調(diào) 節(jié) 滲 透 壓、 離 子 平 衡 和 體 液 酸 堿 度 的 作 用， 以 保 持 人 體 的 正 常 生 理 功 能。 拮 抗 作 用。 在 生 物 體 內(nèi) 的 這 種 化 學(xué) 反 應(yīng)， 某 種 意 義 上 類 似 于 體 外 的 無(wú) 機(jī) 化 學(xué) 反 應(yīng)。 如 果 兩 元 素 能 生 成 難 離 解 的 穩(wěn) 定 化 合 物 或 兩 元 素 間 能 發(fā) 生 氧 化 還 原 反 應(yīng)， 它 們 之 間 可 能 存 在 著 生 物 拮 抗 作 用。 前 者 如 A s、 H g、 C d、 A g、 S b 等 元 素 對(duì)

17、S e 的 拮 抗， 后 者 如 C r 6 + 對(duì) F e 2 + 的 拮 抗 ； v干 擾 元 素 作 用 于 金 屬 酶 的 輔 基 或 金 屬 蛋 白 的 蛋 白 質(zhì) 活 性 基 團(tuán)， 使 酶 或 蛋 白 質(zhì) 遭 到 破 壞， 從 而 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 酶 或 蛋 白 質(zhì) 中 有 益 元 素 的 間 接 拮 抗。 如 干 擾 離 子 與 生 物 體 中 的 有 機(jī) 質(zhì) （ 如 酶 的 輔 基） 結(jié) 合 得 更 穩(wěn) 定， 從 而 使 肌 體 中 某 些 元 素 被 置 換 出 來。 指 采 用 金 屬 配 合 物 ( 或 螯 合 物) 的 配 位 體 原 理 排 除 進(jìn) 入 機(jī) 體 的 各 種 有 毒 元 素 的 去 毒 作 用。 許 多 由 污 染 途 徑 進(jìn) 入 人 體 的 有 毒 元 素， 可 以 針 對(duì) 性 地 采 用 某