6.1.4.1 饮用天然矿泉水中主要微量元素与人体健康
地壳丰度控制生命体元素的必需性的现象称为“丰度效应”。生命演化过程中，地壳丰度是一个重要的因素。丰度效应作为一种规律，5亿年来一直影响着生物的进化与生存。人体几乎含有元素周期表中包含的、自然界中存在的所有元素，按元素的地球化学性质及其对人体的必需性可以分为以下几类。
必需元素:必需的常量元素为Ca、Cl、Mg、P、K、Na、S共7种，人每天需要量在100mg以上，必需的微量元素为Cr、Co、Cu、F、I、Fe、Mn、Mo、Se和Zn，每天的需要量不超过nmg。
可能的必需微量元素:Ni、Si、Sn和V共4种。
不必需或有毒的元素:Al、As、Cd、Pb、Hg共5种。其中，有些元素可能是必需的，尚无定论。
其他元素:Sb、Ba、Be、B、Br、Li、Rb、Ag、Sr、Ti等，它们对人体健康的影响仍不清楚。
我国饮用天然矿泉水国家标准中，将仅占人体总重量0.05%的锂、锶、锌、碘、硅、硒等元素列为饮用天然矿泉水的微量元素限量指标，主要是参考了一些国际上的标准。在这些微量元素中，硅属于肌体的基础元素，锶、锌、硒、碘则是人体必需的微量元素。了解这些元素在人体内的生理功能和生物学作用，有助于理解微量元素与人体健康的关系(沈照理等，1993)。
(1)锂
锂普遍存在于人体内，它主要贮存于肌肉组织内，此外还广泛分布于心脏、脑、肝脏、肾上腺、淋巴结及甲状腺组织中。但是目前仍未被列入人体必需的微量元素。锂和钠是同一族元素，锂在体内能代替钠，影响体液及细胞内钠的分布及平衡。医学科学已查明体内钠过多是导致高血压、心血管疾病的重要原因之一，而锂置换钠，有利于这种疾病的缓解。据报道，锂对中枢神经活动有调节作用。据一些调查资料可知，某些饮用水含锂较高的地区，精神病患者少，人们性格稳定，且心血管疾病及十二指肠溃疡的发病率低。此外，欧洲一些国家很早就利用含锂较高的矿泉水治疗肾结石、痛风及风湿症，效果较好。但锂对人体健康影响的许多问题还有待于研究。
(2)锶
锶是人体必需微量元素已得到世界的公认。人体各种组织中均含有锶，但其大部分(约99%)分布在骨骼和牙齿之中，并起到加强骨骼和牙齿强度的作用，且特别富集于骨化旺盛的部位。因而有人认为，可根据锶的浓集程度来观察骨折愈合的情况;临床上也发现锶对老年性骨质疏松症有治疗作用，这些均说明锶对骨骼的钙、磷、硫等代谢具有重要作用。
现代医学研究证实，锶还有利于维持正常的心血管功能以及神经和肌肉的兴奋性。近年来，我国医学研究人员对于人体头发(头发是人体代调的产物，其中微量元素可以反映体内某种营养状态)中锶等微量元素含量的统计资料表明，高血压病人头发的锶含量明显的低于对照组(正常人);而且还发现头发中锶含量与中风的危险性呈负相关关系，即头发锶含量低者易得中风症。当然，这主要是对一些中、老年人而言。因此，含锶矿泉水对于中、老年人的骨骼系统以及心血管系统和高血压患者，无疑具有很好的保健治疗价值。此外，有人还发现，对于由副甲状腺功能不全等原因引起的抽搐症患者，不仅血钙减少，而且血液内锶的含量也明显减少。这与锶和钙这两种元素的化学性质及在人体内的生理作用相似有关。看来，此类患者经常饮用含锶矿泉水或许会有一定的治疗效果。
由于锶属于一种稳定性元素，所以其毒性作用不大。在医学临床实践中也常用不同的锶化物(如溴化锶、碘化锶)治疗荨麻疹、皮肤病等疾病，一般不致于对人体产生大的副作用。但是如果由于机体代谢失调、摄入锶量过多而在体内积聚时也会引起某些病理变化，例如出现关节疼痛，骨骼变形、融化等症状，这可能是由于体内浓集过量的锶取代骨骼中的钙而造成的病变，应该引起注意。此外，需要注意的是放射性90Sr在骨骼中聚集会引起癌症。
(3)锌
锌是人体必需的微量元素之一，它在人体微量元素的含量中仅次于铁，占第二位。主要分布于肌肉(50%)、骨骼(≤30%)和皮肤(≤20%)。而含锌量最高的组织是眼的色素层和前列腺。锌在人体中的含量因性别、年龄不同有所不同。一般正常男性体内锌含量约为0.033g/kg，高于妇女。因此，锌是人体必不可少的元素，尤其是在早期发育和生长阶段，尽管所需量很小，但是如果锌稍微不足，人体免疫力就会下降，严重的可以导致生长发育障碍。特别是婴儿大脑发育和儿童生长发育都需要大量的锌，因而人们称它为“生命的火花”、“智慧的元素”。
锌还可以促进伤口愈合并对治疗顽固溃疡病有明显疗效，因此经常饮用含锌矿泉水，对弥补体内锌元素的不足，促进人体健康显得更有意义。通常正常成年人每日需要摄入锌的量为10～15mg，育龄期和哺乳期妇女，每日需要摄入锌量要比其他成年人需要量大一倍以上。含锌矿泉水是一种比较宝贵的矿泉水。当然，摄入过量的锌对人体也有不利的影响。锌摄入过量可以引起头晕、恶心、呕吐和腹泻、贫血等副作用。但至今尚未证实锌过量而致癌、致畸和致突变。实际上，就一般人的身体健康而言，主要不是锌的毒性和副作用，而是存在锌的摄取不足问题。
(4)碘
碘是最早被公认为对人体健康有重要作用的必需微量元素之一。正常人体内含碘量约25～36mg，其中约15mg浓集于甲状腺内，其余分布于血浆、肌肉、胃黏膜、肾上腺、皮肤、中枢神经系统、卵巢和胸腺等组织中。
碘在人体内的生物作用，主要是通过形成甲状腺激素得到发挥。甲状腺激素的主要功能是促进蛋白质合成，活化100多种酶，调节能量转换，保持正常精神状态、身体形态和新陈代谢等重要机能。
人体缺碘会引起甲状腺肿，这是由于甲状腺中含碘量缺少，机体为适应这种缺碘状态，来维持正常的甲状腺功能而发生代偿性的甲状腺肿，以至甲状腺肿大。碘对人体的生理功能还表现在对于肌体外部创伤的治疗上，如碘酒就具有明显的激活机体，促进吸收，而起到促使伤口愈合的作用。对人体补充碘，在某些癌症方面也有重要意义。矿泉医学还认为，利用碘矿泉浴疗，对于动脉硬化、甲状腺机能亢进、风湿性关节疾病、皮肤病等具有良好疗效。同时，高碘引起的甲状腺肿已被确认。
各国规定(或建议)的需碘量不同，我国为75～225μg/d，德国150μg/d，美国150μg/d(成年男女)、175150μg/d(孕妇)、200μg/d(哺母期女性)(沈照理等，1993)。
(5)硅
硅是人体必需的基础元素之一，约占人体重量的0.2%，量虽少，却也担负着特定的生物学功能作用。近代医学科学的研究已表明，在动物和人体内普通含有硅，尤以表皮组织以及一般结缔组织中含量最高，在骨及结缔组织(腱、韧带、软骨)的生长中，硅起积极作用。据报道，硅还可以起到软化血管、预防人体衰老的作用。此外，还发现硅是构成某些葡萄糖氨基多糖和多糖羧酸的主要成分，这些都是人体不可缺少的营养素。在近代矿泉医学中，利用硅酸矿泉水治疗湿疹、荨麻疹等疾病的良好效果已确定无疑。
(6)硒
硒也是人体内必需的微量元素之一。人体内含硒量约14～21mg，其中以眼睛含硒量最高，其次为肝、胰、肾等器官，另外在血液、皮肤和肌肉中也含有一定量的硒。
人体缺硒会引起多种疾病，例如克山病患者就与体内缺硒有关，而补充硒摄入量后，发病率可以在一定程度上得到有效控制。一些国家统计资料表明，高硒地区人群中冠心病和高血压症发病率明显低于低硒地区;有些地区的调查发现，在富硒的地质环境，人群中癌的发病率低;缺硒影响生育能力;多吃含硒食物，可以提高视力。还有人根据动物实验资料认为，一个体重60kg的成年人，若每天摄入0.8μg的硒，就不易得肝癌、结肠癌和其他消化系统的癌症。
由于硒对许多毒性微量元素有拮抗作用，特别是对汞、镉、砷、硫等毒性元素或化合物，硒均有明显的抵消和抑制其毒性作用。硒还能抵抗苯、多氯联苯、四氯化碳以及臭氧和电离辐射等对人体的损害。
硒过量摄入也会给人体带来危害，这一点也不可忽视，因为硒的一些化合物，例如硒酸盐、硒化氢、六氟化硒等有剧毒，人食用高硒食品，会引起中毒症状。一般认为，正常人每天摄入30～50μg的硒，就可以保证生理最低需要。饮用天然矿泉水中硒含量在0.01～0.05mg/L的安全范围内，一般说来应是有益无害的。
(7)游离二氧化碳
碳酸矿泉水，俗称“天然汽水”，由于其含有较高的CO2气体，并且常伴有较多的其他微量元素，因此它对肠胃系统、循环系统疾病和高血压、冠心病都有一定的医疗保健作用，但由于碳酸泉化学成分的不同，其作用效果也不同，例如含钙、镁硫酸盐碳酸矿泉水，对胃酸少、便秘等有较好效果，而重碳酸盐钠质(苏打质)碳酸水则对胃酸多等肠胃系统有好的作用。但由于钠过多，易引起高血压和心血管疾病，因此，前者已经代替碳酸钠型矿泉水。
由于碳酸矿泉水对消化系统作用明显，而且矿泉水口味与其他矿泉水有很大区别，人们对它特别青睐，所以此类矿泉水很多都成为名牌产品，例如法国的“维希”，我国黑龙江的“五大连池”、广东的“龙川”、湖南的“福寿山”等矿泉水，都比较有名(徐水辉，2003)。
6.1.4.2 医疗矿泉水与人体健康
(1)碳酸水
CO2含量达1000mg/L以上者为碳酸水。饮疗时，碳酸泉即“天然汽水”，饮之有麻辣感，具有改善消化系统，通便利尿的功能。浴疗时，具有降低血压，治疗皮肤病和妇科病，对治疗某些心血管病有一定疗效。但对溃疡病活动期间有出血倾向者，心力衰竭病患者，脑出血可能者，传染病和精神病患者等不宜。我国达到碳酸水标准的矿泉有五大连池泉、深圳泉、内蒙古海拉尔维纳泉、甘肃白浪沟泉等。
(2)硫化氢水
总硫含量达2mg/L以上者为硫化氢水。多用于浴疗，但欧洲一些国家也用于饮疗。硫化氢在皮肤上形成硫化碱，具有软化溶解角质，扩张皮肤血管，增进皮肤血液循环等医疗作用，因此对疥癣顽病疗效显著，对调剂血压、刺激和兴奋神经也有一定作用。但对腹泻、急性炎病、严重动脉硬化者不宜。这类矿泉水有新疆乌鲁木齐水磨沟泉，云南腾冲硫黄塘、黄瓜菁泉和江西星子县庐山泉等。
(3)硅水
偏硅酸(H2SiO3)大于50mg/L的泉水，可作饮疗或浴疗。饮疗对机体生长和骨骼钙化均有作用。浴疗宜于治疗湿疹、痒疹、荨麻疹、牛皮癣和阴道炎等。此类泉在我国分布广泛，如河南临汝泉、辽宁汤岗子泉等。
(4)溴水
水中溴(Br－)含量达25mg/L以上，饮疗、浴疗均可。它对人体中枢神经有抑制和调节功能，主要适合于治疗神经官能症、植物神经紊乱症、神经痛及失眠症，医学上的溴制剂为镇静剂。此类矿泉水不多，山东玉门专草湾泉和山东威海泉属此类。
(5)碘水
水中碘达5mg/L以上，浴疗适合于动脉硬化、甲状腺机能亢进、风湿性关节炎、皮肤病等，饮疗适于月经失调、更年期综合征、高血压、动脉硬化等。碘水在我国尚未发现。
(6)铁水
水中总铁(Fe2+Fe3+)含量在10mg/L以上，又可以分为重碳酸铁水(阴离子以HCO－3为主)和硫酸铁水(阴离子以SO2－4为主)。
铁水以饮疗为主。因为水中铁离子多以Fe2+为主，暴露空气后极易氧化为Fe3+，从而产生铁的氢氧化物、氧化物及碳酸盐等难溶盐沉淀，故应直接饮用新鲜泉水。它是治疗贫血的良好饮剂。铁水也可用于浴疗，但只有铁以离子状态存在时方能透过皮肤被肌体吸收，它对皮肤及黏膜有明显的收敛作用，以硫酸铁水最为显著，可以治皮肤病及黏膜病。但对于各种热性病、急性胃炎、溃疡患者不宜使用。此类泉在我国很少出现，只有甘肃通渭泉、黑龙江五大连池泉、云南腾冲迭水河泉等。
(7)砷水
水中砷(As)含量达1mg/L以上的水为砷水。
(8)氡水
水中氡(222Rn)含量达129.5Bq/L以上的水为氡水。氡水主要用于浴疗，也可作饮疗。浴疗时，氡可以穿透皮肤进入体内，在皮肤上形成一层含氡的放射性薄膜，不断产生放射性，从而起到浴疗作用。饮疗时，被胃肠道吸收发挥作用。氡水对心血管系统和神经系统有调节功能，对心血管病、神经炎、神经痛及关节炎有疗效，但对晚期高血压、重动脉硬化、各种出血性疾病、传染病等不宜。在我国氡水分布广泛，如汤岗子温泉、临潼温泉、抚松泉、从化温泉等，这类泉多为高热、多种成分的复合泉。
(9)温矿(泉)水
矿泉水的温度是能治病的一个重要物理因素。热水浴能降低神经的兴奋性，有镇静作用，它使皮肤血管扩张、心跳加速和血压下降，因此它适合于神经过于兴奋患者、动脉硬化、高血压患者、脑溢血后遗症及半身不遂患者。此外，矿水温度可以促进皮肤对各种微量元素及其他成分的吸收和排泄，所以水温是一个积极的治病因素。与此相反，冷水浴疗的作用是，提高神经的兴奋性、皮肤血管收缩、心跳加强、血压稍微升高等(沈照理等，1993)。