Nguyên tố vi lượng là những yếu tố vô cùng quan trọng đối với sức khỏe của con người. Mặc dù chúng chỉ tồn tại trong cơ thể với lượng rất nhỏ, nhưng vai trò của chúng không thể bị coi thường. Các nguyên tố vi lượng đóng góp quan trọng vào các quá trình sinh hóa, chức năng cơ bản và duy trì sự cân bằng hệ thống trong cơ thể. Việc thiếu hụt hoặc thừa các nguyên tố này có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Hãy cùng khám phá sự tầm quan trọng của các nguyên tố vi lượng và tác động của chúng đối với sức khỏe con người trong bài viết dưới đây.
Tìm hiểu về các nguyên tố vi lượng
Con người được hình thành từ 4 nguyên tố chính là C (Carbon), H (Hydrogen), O (Oxygen) và N (Nitrogen), chiếm khoảng 95% khối lượng cơ thể, tạo nên cơ bản của sự sống.
Sau đó, 6 nguyên tố quan trọng tiếp theo là Ca (Calcium), Na (Sodium), K (Potassium), P (Phosphorus), S (Sulfur) và Cl (Chlorine) là các chất khoáng (cần thiết khoảng 100 mg/ngày) để duy trì các chức năng sinh học cơ bản.
Các nguyên tố cần có mặt trong cơ thể như Mg (Magnesium), V (Vanadium), Cr (Chromium), Mn (Manganese), Fe (Iron), Co (Cobalt), Cu (Copper), Zn (Zinc), B (Boron), Si (Silicon), Br (Bromine) và I (Iodine) (cần trong lượng nhỏ, tính bằng mg/ngày) đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển và chức năng của cơ thể.
Các nguyên tố có mặt trong cơ thể dưới 1 mg/l (1 ppm) được coi là vi lượng. Khi nồng độ nhỏ như vậy, cần lưu ý đến độ đo và liên hệ giữa chúng: 1 g/m3 = 1 mg/l = 1 ppm = 1000 ppb. Điều này cũng áp dụng cho việc đo lường nồng độ muối trong nước, ví dụ khi có 1 ppm muối trong 1000 lít nước, thì nồng độ muối là 1 ppm. Nồng độ chì (dưới dạng ion) trong nước là 10 ppb, tức là 0,01 ppm, 0,01 mg/l, tương đương với 10 mg/1000 lít, 1 gram/100.000 lít hoặc 1 gram/100 mét khối nước.
Ngộ độc kim loại nặng
Chì (Pb)
Các hợp chất chì có tính độc cao. Chì dễ bị oxi hóa và khi đã nhập vào cơ thể, các hợp chất chì như acetat, tactrat, citrat, acseniat cũng đều có tính độc. Cơ chế gây độc của muối chì là ức chế hoạt động của các enzym cơ bản trong cơ thể. Hiện tượng này có thể gây suy nhược, gây ra bệnh “phân chì” (chứng hiện tượng chì tích tụ trong mô và gây tác động độc hại), bệnh thần kinh, tăng nồng độ ure trong máu, tăng huyết áp và trong một số trường hợp nghiêm trọng, có thể dẫn đến tử vong khi liều lượng gây độc khoảng 1 gram. Đáng chú ý, chì cũng có thể gây tổn thương cho thai nhi trong bụng mẹ.
Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) khuyến nghị giới hạn nồng độ chì cho con người là 10 ppb (10 μg/l, 0.01 ppm). Tiêu chuẩn về nước uống tại Việt Nam cũng quy định giới hạn như vậy. Ước tính số lượng chì trong cơ thể con người là khoảng 120 mg.
Cu (đồng)
Nước tự nhiên thường chứa một lượng nhỏ đồng (Cu) xấp xỉ 1 ppb (phần tỷ lệ một trong một tỷ). Tuy nhiên, khi gần các khu vực có mỏ đồng, nồng độ đồng có thể tăng lên đến 100 ppm (phần triệu). Đồng trong nước có thể tồn tại dưới dạng ion tự do và có khả năng gây độc bởi việc tạo ra các gốc tự do. Hiện tượng này kích thích quá trình hình thành gốc tự do, kích hoạt sự oxi hóa trong nước và tạo ra các chất oxi hóa mạnh gây hại cho các tế bào máu.
Theo tiêu chuẩn của Việt Nam, nồng độ đồng cho phép trong nước uống là 1 ppm (phần triệu), trong khi Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đưa ra mức tiêu chuẩn là 2 ppm. Việc giới hạn nồng độ đồng trong nước uống nhằm đảm bảo an toàn cho sức khỏe của con người.
Hg (thủy ngân)
Thủy ngân được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp (chế biến kim loại), trong điện tử, trong nhiệt kế và nhiều ứng dụng khác. Thủy ngân là một chất độc rất nguy hiểm và có thể xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp. Thủy ngân cũng có thể tồn tại trong thực phẩm và nước. Thủy ngân có thể gây ra tác động cấp và mạn tính. Triệu chứng tác động thủy ngân bao gồm mệt mỏi, khó tiểu, lở loét miệng, và nhiều triệu chứng khác.
Nước trong tự nhiên thường chứa từ 25 ppb (phần tỷ lệ một trong một tỷ) thủy ngân. Nồng độ thủy ngân trong nước uống thường là 1-2 ppb, trong nước tưới là 5 ppb. Tiêu chuẩn Việt Nam quy định rằng nồng độ thủy ngân trong nước uống không được vượt quá 1 ppb (1 micro-gam/lít).
Cd (cadmi)
Sự độc tính của cadmium làm cho canxi tách ra khỏi xương và gây suy thoái xương. Cadmium kích thích tạo ra các enzym (tổ bào) phá hủy xương. Chứng bệnh Itai-Itai ở Nhật Bản liên quan đến nhiễm cadmium. Nước tự nhiên thường chứa lượng cadmium dưới 1 ppb (phần tỷ lệ một trong một tỷ). Nước sông Danube có nồng độ cadmium từ 0.02 đến 0.3 ppb. Nước uống ở Thụy Điển ghi nhận mức khoảng 5 ppb, trong khi ở Ả Rập Saudi có mức 26 ppb cadmium. Tổ chức Y tế Thế giới khuyến nghị nồng độ cadmium dưới 3 ppb. Tiêu chuẩn Việt Nam cũng đặt giới hạn là 3 ppb..
As (asen, arsenic)
Nước sông thường chứa đến 2 ppb (phần tỷ lệ một trong một tỷ) asen. Trong các động vật và thực vật sống dưới biển, nồng độ asen có thể đạt tới hàng trăm ppb. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) qui định rằng nồng độ asen trong nước uống không được vượt quá 10 ppb. Tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam (TCVN) cũng xác định mức giới hạn là 10 ppb. Asen gây bệnh về da và là tác nhân gây ung thư phổi và các bộ phận khác. Con người có thể tiếp xúc với asen thông qua hít thở, ăn uống và uống nước.
Vai trò của nguyên tố vi lượng đối với con người
Cơ thể chúng ta chủ yếu bao gồm 4 nguyên tố chính là C (Carbon), H (Hydrogen), O (Oxygen) và N (Nitrogen). Những nguyên tố này tạo thành các phân tử cơ bản như chất béo (C-O-H), protein và axit nucleic (C-H-O-N). Các nguyên tố này chiếm khoảng 96% trọng lượng cơ thể. Ngoài ra, còn có 6 nguyên tố quan trọng khác (chất khoáng) mà con người cần hàng ngày với lượng khoảng 100 mg, bao gồm P (Phosphorus), Na (Sodium), K (Potassium), Mg (Magnesium), S (Sulfur), Cl (Chlorine) và chúng tham gia vào việc xây dựng xương, răng, cân bằng kiềm – axit trong các tế bào và hoạt động truyền dẫn của hệ thần kinh.
Các nguyên tố vi lượng (với lượng miligram/ngày) như Fe (Iron), Cu (Copper), Zn (Zinc), Co (Cobalt), Mg (Manganese), I (Iodine), F (Fluorine), Mo (Molybdenum), Se (Selenium), Cr (Chromium)… cũng rất quan trọng và không thể thiếu, dù chỉ cần một lượng rất nhỏ (với lượng mg/ngày).
Sắt (Fe) đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc tạo ra hồng cầu (hemoglobin), phân tử hemoglobin chứa một ion Fe II (sắt 2+) có khả năng kết hợp với oxy và ngược lại. Sắt cũng có mặt trong nhiều enzym (phân tử xúc tác sinh học) và đóng vai trò trong việc chống bệnh thiếu máu, tăng sức đề kháng. Mỗi ngày, cơ thể cần khoảng 10 mg sắt.
Magiê (Mg) cần thiết cho sự phát triển của răng, động mạch và tham gia vào các phản ứng enzym. Photpho (P) và Canxi (Ca) là thành phần chính của xương, cơ và đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa protein. Mangan (Mn) cần thiết cho sự phát triển của xương. Bạc (Ag) và Asen (As) có tác dụng diệt khuẩn trong ruột. Iốt (iod) đóng vai trò rất quan trọng đối với hoạt động của tuyến giáp.
Ngoài các chất vô cơ, trong nước cũng chứa các chất hữu cơ vi lượng, đó là các sản phẩm phân hủy từ cơ thể sống (như amoniac NH3, axit cacboxylic COOH, các chất bảo vệ thực vật, các sản phẩm hữu cơ do con người và động vật thải ra…).
Các nguyên tố vi lượng khác cũng rất ít: Pb (chì), Cd (cadmium), Mg (mangan), As (asen), Sb (antimon), Au (vàng)… Một số nguyên tố có thể coi là độc và có vai trò trong cơ thể như Asen gây ung thư nhưng cũng có khả năng diệt khuẩn trong cơ thể.
Kẽm rất quan trọng cho hoạt động của tuyến giáp và hệ miễn dịch, vì vậy kẽm là một nguyên tố vi lượng rất quan trọng. Trong cơ thể con người, có khoảng 2-4 g kẽm. Mỗi ngày, cần bổ sung khoảng 10-15 mg kẽm. Thiếu kẽm có thể dẫn đến các triệu chứng bất thường như mất ngon, mệt nhược, rụng tóc, rối loạn cương dương. Nước tự nhiên chứa từ 5-10 ppb kẽm. Nước sông chứa từ 5-10 ppb kẽm. Giới hạn cho phép của kẽm trong nước uống là 5 ppm (phần triệu). Mỗi lạng hàu biển chứa khoảng ~80 mg kẽm. 100 gram thịt bò có khoảng ~12 mg kẽm, 100 gram lúa mì (wheat) có khoảng ~5 mg kẽm. Tiêu chuẩn Việt Nam đối với nước uống là 3 ppm (3 mg/l).
Magiê cần để tạo xương, răng (cùng với Canxi, Photpho), tham gia vào thành phần cơ bắp (mạch vành, tim) và giúp chuyển hóa protein thành năng lượng.
Nước khoáng thiên nhiên
Nước khoáng là một loại nước ngầm chứa nhiều chất có lợi cho sức khỏe con người và có thể được sử dụng để uống hoặc điều trị nhiều bệnh như bệnh dạ dày, gan… đặc biệt là các bệnh da. Nước khoáng tự nhiên có thể phun trào lên mặt đất và tạo ra các dòng suối, nên đôi khi được gọi là “nước suối”.
Nước khoáng được coi là nước có hàm lượng các khoáng chất trong nước lớn hơn 250 ppm (phần triệu). Khi nồng độ khoáng trên 1500 ppm, nó được gọi là “nước khoáng cao”, từ 500-1500 ppm là “nước khoáng trung bình” và từ 50-500 ppm là “nước khoáng thấp”. Nước khoáng hình thành do nước chảy qua các lớp đất (khoáng), các khe ngầm chứa các loại khoáng… Nó có khả năng hấp thụ các ion khoáng chất và hòa tan các loại khoáng. Nó cũng có thể hấp thụ nhiệt địa nhiệt hay nhiệt phát ra trong các phản ứng hóa học dưới lòng đất. Ngoài việc chứa nhiều khoáng chất và các chất khí, nước khoáng ít nhiễm khuẩn và vi sinh vật. Nước khoáng có thể uống ngay hoặc sau quá trình pha chế phù hợp với mục tiêu sử dụng.
Thường có các loại nước khoáng tự nhiên như natri clorua (muối NaCl), bicarbonat (Na, K-HCO3), nước khoáng carbonic CO2, nước khoáng sulfat (Na, Mg-SO4), nước khoáng sắt (oxit, hydroxit, sulfat, carbonat sắt). Ví dụ về thành phần nước khoáng Volvic (Pháp) là: Canxi (Ca): 214 mg/l, Magiê (Mg): 52 mg/l, Natri (Na): 65 mg/l, Florua (F): 0.1 mg/l, Sulfat (SO4): 39 mg/l, Nitrit-Nitrat: 0.
Ở Việt Nam, nước khoáng Vũng Hảo (Bình Thuận) rất nổi tiếng. Thành phần ước tính của nước khoáng này là: Bicarbonat (HCO3-): 439 mg/l, Natri (Na+): 155 mg/l, Kali (K+): 6 mg/l, Silicat (SiO3): 20 mg/l, Magiê (Mg+): 6.4 mg/l, Florua (Fl): 0.2 mg/l, độ pH: 7.2. Nước khoáng Vũng Hảo có thể so sánh với nước khoáng Vichy (Pháp). Hàm lượng Florua trong nước Vũng Hảo thấp hơn nước Vichy, vì vậy được cho rằng và tránh độc Florua. Nước Vũng Hảo được gọi là Vichy Đồng Dương. Tên địa danh Vũng Hảo (tết đẹp mới mở) được công chúa Huyền Trân đặt khi đó là Hoàng Hậu Vương quốc Champa (khoảng 1300). Nhiệt độ nước khoáng có thể bình thường ~25°C, nước ấm: >37°C và nước nóng: trên 50°C.
Xin lưu ý để phân biệt nước khoáng tự nhiên với nước khoáng nhân tạo (pha thêm các ion vào nước tinh khiết) và nước uống tinh khiết (nước được lọc sạch các chất có hại và được khử khuẩn).
Lời kết
Trong bài viết này, chúng ta đã tìm hiểu về sự quan trọng của các nguyên tố vi lượng đối với sức khỏe con người. Các nguyên tố như sắt, magiê, canxi, kẽm và nhiều nguyên tố khác đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh học và chức năng cơ bản của cơ thể.
Việc duy trì cân bằng và cung cấp đủ các nguyên tố vi lượng trong cơ thể rất quan trọng để đảm bảo sức khỏe tốt. Thiếu hụt hoặc dư thừa các nguyên tố này có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.
Vì vậy, việc ăn uống cân đối và đa dạng, bao gồm các nguồn thực phẩm giàu các nguyên tố vi lượng, là một phần quan trọng của chế độ dinh dưỡng lành mạnh. Ngoài ra, việc kiểm tra và theo dõi nồng độ các nguyên tố vi lượng trong nước uống và môi trường cũng đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Đồng thời, cần nhớ rằng mức độ và tác động của các nguyên tố vi lượng có thể thay đổi tùy thuộc vào môi trường và quy định của các tổ chức y tế. Do đó, việc tuân thủ các tiêu chuẩn và hướng dẫn được đề ra bởi tổ chức y tế quốc tế và quốc gia là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe con người.
Hiểu về tầm quan trọng của các nguyên tố vi lượng và tác động của chúng đối với sức khỏe con người sẽ giúp chúng ta đưa ra các quyết định thông minh về chế độ ăn uống và môi trường sống. Chăm sóc sức khỏe cơ thể và đảm bảo cung cấp đủ các nguyên tố vi lượng là một phần quan trọng của việc duy trì cuộc sống khỏe mạnh và cân bằng.
Hãy luôn lưu ý giá trị của các nguyên tố vi lượng và đảm bảo rằng chúng ta đang đáp ứng đầy đủ nhu cầu của cơ thể để có một cuộc sống khỏe mạnh và thịnh vượng.
