人体中的元素

构成人体的元素全部来自周围环境。因此，构成人体的元素都是地表（土壤、水和大气）中含量丰富的元素。

人体通过饮食、呼吸和皮肤，不断与外部环境进行元素交换。土壤中的元素被植物吸收后经食物链进入人体，水中的元素经饮水进入人体，空气中的元素经呼吸和皮肤进入人体。人体内外的元素交换一旦出现异常，就会危及人体健康。

构成人体的元素可分为三类：有机元素、宏量元素和微量元素（图2）。有机元素包括氧、碳、氢、氮四种，分别占人体质量的65%、18%、10%、3%。四种有机元素约占人体总质量的96%。氢元素和氧元素构成水，而水是人体中含量最多的化合物（约占65%）。有机元素构成蛋白质、脂肪、碳水化合物、核糖核酸等生物大分子的骨架，这些生物大分子是生命的基础，因此氧、碳、氢、氮也称生命元素。

宏量元素也称常量元素，是指人体中含量大于0.01%（100 ppm）的元素。人体中的宏量元素按含量依次为：钙（1.4%）、磷（1.1%）、硫（0.25%）、钾（0.20%）、钠（0.15%）、氯（0.15%）、镁（0.05%）。7种宏量元素约占人体总质量的3.3%。

必需微量元素是指在人体中含量极少，但能发挥重要生物学作用的元素。根据美国医学研究所（IOM）制定的标准，人体必需的微量元素有14种：硼、硅、矾、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、钼、碘。关于铬是否为人体必需的微量元素，目前尚未达成科学共识。美国和日本将铬列为人体必需的微量元素，但欧洲食品安全局（EFSA）尚未将铬列为人体必需的微量元素。锂、氟、锶、溴四种元素在人体可发挥一定生理作用，但这些作用可被其他元素所取代，因此一般不认为这些元素是必需的微量元素。体内的微量元素可通过食物、饮水或呼吸得以补充，其需求量很少，但摄入不足会导致疾病，而摄入过量也会导致疾病。

在已确定的118种元素中，94种存在于自然界，24种为人工合成。除了上述29种元素，其他元素在人体中没有生物学作用，但这些元素也会经呼吸、食物和饮水进入人体，这些元素可称为无功能元素。大部分无功能元素不影响人体健康，除非摄入过多。小部分无功能元素进入人体后会产生毒性作用。世界卫生组织（WHO）强调，镉、汞、铅、砷等重金属会严重危害人体健康。另外，锰、铬、钴、镍、铜、锌、硒、银、锑、铊等若摄入过量也会危及健康。

在118种元素中，80种有稳定同位素，38种没有稳定同位素。放射性核素是原子核可自行发出射线同时释放一定能量的元素。这一过程称为衰变，元素衰变发出的射线包括α、β和γ射线。这些射线会损伤人体组织，因此放射性元素可导致放射损伤。人体放射损伤可源自外照射（接触）与内照射（吸入和摄入）。外照射主要由β和γ辐射引起，这两种射线穿透力强。内照射主要由α辐射引起，这种射线穿透力弱。

土壤、水和大气中的元素可被烟草植株吸收。有些重金属和放射性同位素可在烟叶中蓄积，最后随烟雾进入人体。因此，吸入重金属和放射性同位素是吸烟危害健康的重要作用机制。