环境与健康.doc

第十章环境与健康第一节无机环境——生命的起源一、生命的起源据推测,原始地球大约形成于46亿年以前。原始地球是由弥漫在宇宙空间的尘埃微粒和气体凝聚而成的。在一个相当长的时期内,原始地球温度很高,许多固态物质熔化成了液态。于是一些密度大的物质沉向地球深处,一些密度较小的物质则浮在地球表层形成了地壳。最初形成的地壳较为薄弱,而此时地球内部的温度仍然很高,因此出现了遍及全球的造山运动和火山活动(图10-1)。使得被禁锢在地壳内部的挥发性物质不断喷发出来,逐渐形成一个主要成分有甲烷、一氧化碳、二氧化碳和氢气等组成的原始还原性大气圈。由于温度很高,这时地球表面没有液态和固态的水,后来,地球的温度逐渐降低,水汽冷凝后在低处汇聚成海洋。经过10亿年的演化初步形成由岩石圈、大气圈和水圈组成的地球。早期的地表环境没有氧气,更没有臭氧层,紫外线可以毫无阻碍地直射地面,在高能紫外线辐射下原始还原性大气圈的气体成分可以合成为简单的有机物,成为生命发生的最基本材料。例如在地热能、太阳能作用下,简单的无机物和甲烷等化合成氨基酸、核甙酸等有机酸,以后又逐渐演化成蛋白质。这些非生物合成的有机小分子在原始海洋汇聚起来,经历了漫长的过程,逐渐形成生命前体,最后演化成原始生命。已发现的最古老的生物化石是原始菌藻类。大约在35亿年前,原始海洋中的氨基酸和蛋白质形成最简单的、无氧呼吸的原始生物(细菌)。这些最早的生命是异养的,又是厌氧的。它们靠吸收水中的有机物进行无氧呼吸而获得能量。由于原始海洋供应的养料有限,因而一些能合成无机质为有机质的自养生物出现了,例如,能在光合作用下把水和二氧化碳合成有机质的蓝藻。这些能进行光合作用的自养原核生物与厌氧异养生物构成藻菌生态系。绿色植物在光合作用下释放出游离氧,逐渐改变了大气的成分。游离氧的出现,促进了生命的进化,在10亿~15亿年前出现了单细胞真核生物,在生物进化史上开始出现有性繁殖和多细胞的生物。大约在6亿年前海洋中出现了动物,但它们只能在紫外线照射不到的水下5~10m深处发育。随着大气氧浓度的增加,在大气层中形成了臭氧层,臭氧层的形成对生命的保护有极重大的意义,因为它能吸收危害生命的高能紫外辐射。随着臭氧层的保护能力不断提高,生命发展到水体表层,进而由水面发展到陆地。大约在4亿年前出现了陆生蕨类植物。生命在陆上出现,进化极为迅速。因为陆地具有更多样的生态环境,促使生物的分化和变异。水陆的植物、藻菌类、动物的生态系统也随着生物的进化越来越复杂。由此看来,生命是以蛋白质的方式存在的,碳、氢、氧、氮是构成蛋白质的主要化学元素,加上磷、钙、镁、钾、硫、氯、钠共11种元素为人体必需宏量元素,%。此外,在人体内还发现了50多种微量元素。目前已证明,人体内必需的微量元素仅14种,主要有铁、铜、锌、锰、钴、氟、碘、钼、铬、钪、镍、硅、硒和锡。据科学家分析,人体内微量元素的种类和海洋中这些元素的种类很相似,所以科学家认为,生命起源于原始的海洋。即使后来生命登陆并获得飞速发展,但生命仍然依赖水才能生存,因此水是生命的源泉。目前,已知的自然界化学元素共有100多种,而在人体内就发现了60多种。人体是由化学元素组成的,在日常生活中,人们较注意那些与人体健康密切相关的化合物——蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素等,而对微量元素的存在、作用和重要性长期忽视。近年来,生物学家和医学家对人体中化学元素的组成、元素与人体健康的关系进行了大量研究和探索,认识到微量元素在体内的不平衡可能会影响人体的生长、发育、生殖和寿命,并预言不久的将来,微量元素对补充人类营养、防治和诊断疾病延长人类寿命等方面将有广阔的前途。二、人体与环境的统一人体和环境都是由物质组成的。物质的基本单元是化学元素,地球化学家们分析了空气、海水、河水、岩石、土壤、肉类和人体的血液、肌肉及各器官的化学元素含量,发现了人体血液和地壳岩石中化学元素的含量具有相关性,例如人体血液中60多种化学元素的平均含量与地壳岩石中化学元素的平均含量非常近似(如图10-2)。由此看出化学元素是把人体和环境联系起来的基础。这种人体化学元素组成与环境化学元素组成高度统一的现象充分证明了人体与环境的统一。人体与环境的统一,还表现在人体的物质与环境的物质进行着交换的关系。人体通过新陈代谢作用与周围环境进行能量传递和物质交换。人体吸入氧气,呼出二氧化碳。摄入水和营养物质,如蛋白质、脂肪、糖、无机盐、维生素等,排出汗、尿、粪便,从而维持人体的生长和发育。人类赖以生存的自然环境是经过亿万年演变而形成的,人类是自然环境的产物,在正常情况下,人体与环境之间保持一种动态平衡的关系。一旦人体内某些微量元素含量偏高或偏低了,打破了人体与自然环境的动态平衡,人体就会生病。例如研究人员发现,脾虚患者血液中铜含量显著升高;肾虚