自然界中的元素有的对人体是必需的，有的则是有害的。凡是人体新陈代谢或生长发育所必需的元素，称为必需元素；反之，为非必需元素。必需元素中又分常量元素和微量元素两类，成人每日需要大于100mg的称为常量元素，也有人称为宏量元素，如钾、钠、钙、磷、镁、氯、硫等。成人每日需要小于100mg的称为微量元素，目前认为有铁、锌、碘、硒、氟、铜、钼、锰、铬、镍、钒、锡、硅、钴等。非必需元素也分两类，一类是人体新陈代谢和生长发育并不需要，但摄入少量后不会产生严重病理现象的，如铝、铋等元素；另一种不仅人体不需要，而且摄入微量也会使人出现病态或新陈代谢严重障碍，这些元素，常称之为有害元素或有毒元素，例如汞、镉、铅等。
一、必需元素的功能
必需元素种类很多、功能各异，概括起来有以下几个方面：1.构成身体的重要材料：如钙、磷等是骨骼、牙齿的重要成分。
2.维持身体的酸碱平衡：体内各种生理变化，需要有一个酸碱度稳定的内环境，溶液中呈酸性的元素有氯、硫、磷等，在肉、鱼、蛋、谷物中含量多。溶液中呈碱性的元素有钙、钠、钾、镁等，在蔬菜及水果中含量多。各种水果中的有机酸，虽然有酸味，因通常在体内经代谢分解成二氧化碳和水，并不影响体内的酸碱度。
3.维持组织、细胞的渗透压：如钾离子维持细胞内液渗透压，钠离子维持细胞外液渗透压，这样就可保持体内细胞内、外渗透压的平衡。
4.构成身体许多重要生理活性物质：如碘是甲状腺激素的成分，铁是血红蛋白的成分，锌、硒、钼、铁等是很多酶的成分。
5.与神经、肌肉的兴奋、收缩等有关。
目前，我国膳食模式矿物质中以钙和铁缺乏较常见，某些地区和人群也可出现锌、碘、硒、氟等的缺乏。
二、常量元素与人体健康
在我们已知的元素中，有一半都能在我们身体里找到。这些元素在人体中的含量差别很大。含量最多的是氧元素，约占人体质量的65%，含量极少的钴（Co）元素还不足10-9。这里说的氧元素，并不是说人体有这么多氧气，而是指存在于包括水在内的各种含氧物质中的氧。人体中的常量元素共占人体质量的99.95%，都是人体所必需的。现介绍两种重要的常量元素。
1.钙。
（1）钙的生理功能
钙是人体内含量最多的矿物质，约占人体重量的1.5%～2%。细胞膜中的钙控制着各种营养素穿透细胞的作用，血液的凝固、神经的兴奋、肌肉的收缩都离不开钙离子。如果血液中钙离子浓度明显下降或者升高，则上述许多作用或功能，便会出现不同程度的障碍。如血浆钙离子明显下降，其结果可引起手足搐搦症和惊厥；相反，过量的钙离子升高，会引起心脏和呼吸的衰竭，以及引起昏迷。对健康的人来说，在循环系统中，钙总是维持在一个极为恒定的水平上，一昼夜的差异仅为±3%。近年来研究发现，高血压、视力与钙也有关。骨骼是钙的储存库，当膳食缺钙时，儿童骨骼生长缓慢；成人骨钙减少，一般不会影响血钙的稳定和钙的重要功能。
（2）人体骨骼中的钙
人的骨骼是在不断更新的，按钙计算，成年人每天约有700mg的钙要更新，相当于每天有3%～5%的骨骼溶解了，又有3%～5%的新骨骼形成了。
骨骼的主要成分是磷酸钙。一般成人体内的含钙量是1000～1250g，其中99%集中在骨骼和牙齿中，其余约1%的钙，存在于细胞内、细胞外液及血液中，称混溶钙。骨骼里的钙和骨骼外的混溶钙之间，存在着一种相互转变的平衡状态。即骨骼中的钙不断溶解变为混溶钙，混溶钙又不断沉积成为骨骼。在这种一面溶解骨骼又一面生成骨骼的过程中，如果钙的溶解量和钙的沉积量相等，就称作平衡状态。如果在相同时间里，钙溶解得多，而沉积得少，就会产生骨质疏松现象。
（3）钙的吸收
人体中的钙主要来自食物。许多食物都含有丰富的钙。但是，食物中的钙大部分都不能被吸收。成年人只能吸收20%左右，而80%左右的钙，仅仅是到人体内作了一次旅行，都被排泄出去了。
钙的吸收率非常低的原因是多方面的。首先是维生素D对吸收的影响。维生素D能促使小肠吸收钙和磷，使血液中钙、磷含量增高，促进骨骼的更新。当维生素D缺乏时，钙的吸收率就会降低。
其次是食物中的其他成分，也能影响钙的吸收。例如，有不少蔬菜中都含有草酸，而草酸能与钙生成难溶解的草酸钙。难溶的沉淀物是不能吸收的，只能排泄出去。常见的蔬菜中，如菠菜、苋菜都含有较多的草酸。除蔬菜外，谷类粮食中也含有较多的草酸。再次是年龄的大小也影响钙的吸收。婴儿可以吸收食物中钙的50%以上，儿童吸收40%左右，成年人吸收约20%，40岁以上的成年人，钙的吸收率平均每10年减少5%～10%。老年人的骨质会逐渐变得疏松。另外，就人体状况而言，当机体缺钙时，钙的吸收率提高；腹泻时食物通过迅速，钙的吸收减少；体育锻炼增加血液循环，牵引刺激骨骼，可促进钙代谢，提高钙的吸收率。
（4）钙的需要量及富含钙的食物
根据人体对钙的需要，世界卫生组织建议每日钙的供给量：成年人为400～500mg，乳母、孕妇为1000～1200mg。我国的规定稍多一些。
在饮食方面，钙的来源以牛奶及其他奶制品为最好，不仅含量多而且吸收好。豆类制品、虾皮、蔬菜等，含钙也比较丰富。食品制作时加上些醋，可使钙较多地溶解出来。吃醋酸蛋能补钙，疗效显著。蛋壳主要是钙化合物，经醋浸泡30-48小时后，蛋壳被溶化，生成醋酸钙，醋酸钙溶于水，呈弱酸性，促进了肠胃对钙离子的吸收，以补足人体正常的需钙量。
（5）钙缺乏症
一是佝偻病和成年人骨软化症。在佝偻病的病因中，除维生素D缺乏外，还有婴幼儿生长过快，先天在体内贮存的钙不足，以及钙的吸收利用障碍等。佝偻病是3岁以下儿童的常见病，它有许多症状，如小儿易怒、烦躁、多汗以及秃发、出牙迟等，但最明显的特征，仍是骨的钙化不足，骨骼变软。如方颅、鸡胸以及由于承受体重的缘故，而使下肢弯曲，如X形腿、O形腿等；小儿学坐后，甚至脊柱弯曲，并在长大后，成为后遗症。因而除晒太阳、补给维生素D外，从怀孕前期即要摄入较多的钙，并使钙在体内有一定积蓄。当然，在幼儿时期更不能缺钙。成年人缺钙和维生素D，还会使成熟骨骼脱钙，而出现骨软化症。由于胎儿的骨骼、牙齿的钙化速度，从第八个月起突然加速，如孕妇的供钙不足，必然要从母体牙齿和骨骼中夺取大量的钙（以及磷等），满足自己的需要，所以孕妇、乳母中，发生骨软化症的人数较多。骨软化症变化最显著的部位是盆骨和下肢，可见孕妇、乳母注意钙的补充十分重要。
二是骨质疏松症，骨质疏松症的主要特征是骨中钙减少，骨质变脆、密度降低，从而容易发生骨折。调查表明，钙的摄入量每日少于0.5g的人，骨质疏松症的发病率明显较高，而每天钙的摄入量为1.5g的人则相反。对妇女来说，以雌激素治疗，同时又增加钙的摄入量，可以使骨钙的损失明显减缓。此外，经常接受日光照射，也可以延缓或减轻骨质疏松症的发生；如非洲人每天摄入的钙并不多，但患骨质疏松病的人也并不比一般人多。其原因，至少包括日晒能够增加人体中的维生素D，而维生素D能够促进肠道对钙的吸收。
2.镁
（1）镁的生理功能
镁在人体的新陈代谢过程中起着重要作用。它是许多酶的激活剂，如生命赖以生存的氧化磷、酸化酶的代谢就必须有镁参与才能进行；镁能使钾进入细胞内，使钠钾ATP酶泵正常运转，以保证细胞的正常代谢功能，保证ATP与ADP的转换。在人体中镁除有上述作用之外，还具有其他多种功能。例如镁对神经系统有镇静作用和加强老年人神经抑制功能。据分析，人从孩提到老年，均需要镁盐沉积在骨骼中，才能保证骨骼正常生长，特别是牙齿中含镁量更多，含量过少则会影响功能。总之，无论从生理或生长来看，人类必需镁元素。据医学家研究，一个成年人每天应摄入350mg镁，才能保证人体需要；儿童和老年人摄入量还应更多一些。
（2）影响镁吸收的因素
一般说来，人们的日常饮食中镁的含量相当丰富，在肠道中的吸收情况也良好。但鱼、肉、蛋和虾等动物性食物中，丰富的磷化合物却阻碍了镁离子的吸收。绿色蔬菜的含镁量居食物之最，但蔬菜加工过程中，损失量却很大。机体的应激状态，可使体内镁的排泄大增，饮酒会使食物中的镁在肠道中吸收困难，并使镁的排泄增强（尿镁增多）。咖啡和茶喝得太浓太多，长期用药（有些药物可影响镁的吸收），体内细菌、病毒的感染可增加镁的消耗从而引起缺镁。居住地饮水中镁的含量低及偏食等都可导致体内缺镁。
（3）缺镁和补镁
缺镁会导致横纹肌、平滑肌的代谢障碍，产生周身酸痛乏力，胃肠蠕动减弱，引起食欲减退和腹胀。缺镁会使大脑皮层神经冲动的产生和传递异常，导致皮层下植物性神经中枢功能平衡失调，产生所谓的“植物性神经功能紊乱”。缺镁可使冠心病人易发生严重的心律失常等现象。
现已公认，肥胖病、高胰岛素血症和葡萄糖耐受失调等糖代谢紊乱症与镁代谢平衡的失调有关，并且成为高血压、冠心病、糖尿病及其致命的血管并发病的共同发病基础。如高血压、心肌梗塞患者往往有严重的缺镁现象，从而使得体内升血压物质的作用增强。缺镁使病人对胰岛素的敏感性下降，造成高胰岛素血症和糖代谢紊乱，诱发糖尿病。在患有上述疾病时，补镁可全面改善糖代谢指标，降低血管并发病症的发生率。美国糖尿病协会建议糖尿病患者常服镁剂。
许多食品都含有镁，肉类、蛋类，豆类等含镁量都较多，其中以豆芽、大豆、花生含量最高，100g上述食品分别含镁量为523mg、322mg和336mg，因此，给儿童和老人多吃些上述食品是有好处的。
虽然镁是人体的必需元素，但是还应注意适量，一个成年人体内含镁约为20g为宜，少了不好，多了也会有害。
三、微量元素与人体健康
微量元素在人体内分布极不均匀，例如碘集中在甲状腺，铁集中在红细胞内，钒集中在脂肪组织，钴集中于造血器官，锌集中在肌肉组织等。微量元素的代谢情况可以通过分析血液、头发、尿液或组织中的浓度来判断。
人体内大多数酶含有一个或多个微量元素，有的微量元素是酶反应中不可缺少的活化剂或抑制剂。微量元素可参与激素的合成，如锌维持胰岛素的结构和功能，碘是合成甲状腺激素的原料之一。核酸含有V、Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Ni等元素，试管内试验发现这些元素可影响核酸的代谢。
1.铁。
（1）铁的生理作用
铁在人体中的含量只有0.004%，微乎其微。但铁是组成血红蛋白的一个不可缺少的成员。人体中的铁，有72%以血红蛋白的形式存在。它是一种含铁的复合蛋白，是血液中红细胞的主要成分。血液运送氧气的重大使命，就是由血红蛋白承担的。
铁是一种变价元素。当铁从一种价态转变为另一种价态时，需要消耗（或放出）的能量极少，因而是血液中氧的良好载体。当血液进入肺部后，红细胞中的铁与呼吸作用吸进来的新鲜氧气相结合，铁便由低价变为高价；当血液进入到身体其他部位时，红细胞中的铁，由高价被还原为低价，并释放出氧气，供组织进行氧化反应。1个血红蛋白分子中含有4个Fe2＋，因此可同4个氧分子可逆结合。血红蛋白的相对分子质量为64000～67000，因此64000～67000g血红蛋白可结合22.4×4=89.6L氧，即1g血红蛋白可结合1.34～1.36ml氧。
如果用符号Hb代表血红蛋白的话，氧的运输过程可表示为：Hb＋O2→HbO2
（血红蛋白）（氧合血红蛋白）
其实，血红蛋白的功能，并不限于运送氧气，还有运送二氧化碳和维持血液酸碱平衡的作用，这些功能也是与铁分不开的。
（2）铁在人体中的分布、利用和损失
一个成年人，全身含铁约3～5g，除以血红蛋白形式存在外，还有约10%，分布在肌肉和其他细胞中，是酶的构成成分之一。还有一部分称作贮备铁，贮备在肝脏、脾脏、骨髓、肠和胎盘中，约占总量的15%～20%。此外，还有少量的铁，以与蛋白质相结合的形式，存在于血浆中，称做血浆铁，数量约为3mg。红细胞的寿命约为120天，最后在肝脏或脾脏中破裂。这样，每天破裂的红细胞数，约相当于红细胞总数的1/120。同时每天又有相同数量的新的红细胞，由红骨髓产生出来。因此，在正常情况下，人体内的红细胞数，保持相对稳定。破坏（或死亡）的红细胞，分离出来的铁，转变成为血浆铁，进入骨髓中后，再次用来生产新的红细胞，肌肉及其他细胞中的铁也是如此，细胞破裂后，变成血浆铁，然后再用来合成新的细胞。因此，铁与蛋白质、脂肪等其他营养素不同，除出血造成铁的损失外，铁在人体内并无消耗，而是循环利用。尽管如此，但仍然有极少量的铁损失到身体外面，即每天脱落的肠粘膜、皮肤细胞以及毛发中所含的铁，成年男子约为0.9mg，女子约为0.7mg。因而每天需要从食物中吸收约1mg的铁，以资补充。又因为铁的吸收率因食物而异，通常为10%左右，再加上安全系数，从而中国营养学会建议每日膳食营养素供给量中，铁的摄取量成年男子为12mg，女子为18mg，孕妇、乳母为28mg。女子、孕妇、乳母因月经出血、胎儿成长和哺乳等原因，故每日应摄取铁的数量较多。
当每日摄取的铁量，少于损失（应补充）的铁量时，经过一段时间，贮备铁用完，血液中红细胞的数目或者红细胞中的血红蛋白含量，便会相应减少，从而不同程度地出现贫血症状。医学上常采用红细胞计数的方法，来作为确定贫血的标准。一般红细胞在400万个/mm3，血红蛋白在12g%以上者为正常。红细胞数在300万～400万、200万～300万、100万～200万、100万个/立方毫米以下，血红蛋白在9%～11%、6%～9%、3%～6.3%克以下，分别为轻度、中度、重度、极重度贫血。
一般足月胎儿肝内贮存的铁，可以供应6个月，早产儿仅够供应3～4个月；同时婴幼儿生长迅速，5个月时体重增加1倍，1岁时增加2倍；又婴幼儿的排泄量比成年人高出数倍，因而在出生后9～34个月期间，往往容易缺铁。如不能及时添加含铁多的辅食，贫血症状还会延续很长时间。其他如大量出血或慢性出血者，患慢性疾病、发热性疾病者，以及病理情况下铁代谢异常者等，也会出现缺铁性贫血。
（3）缺铁性贫血
缺铁性贫血的主要症状是：