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營養與疾病與飲用水存在怎樣的因果關系?看專業分析~
2017-10-29 10:25:58 來源:智拓科技 作者: 【 】 瀏覽:1178次 評論:0

飲用水確能提供人體所需必要元素,但是否是其重要來源或必要來源?流行病學研究表明人群罹患心血管等疾病的風險與飲用水的硬度和溶解性總固體等水質指標存在相關關系,但兩者之間是否存在因果關系?

飲用水是所有人的生活必需品。同美國、西歐和日本等發達國家一樣,我國也強制要求生活飲用水水質必須滿足《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006,俗稱“達標”)。同時,我國《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)和《地下水質量標準》(GB/T 14848—93)還對作為飲用水水源的地表水和地下水水質進行了嚴格的規定。這些標準的頒布和實施,對保障居民的飲水和用水安全具有十分重要的積極意義。

我國現行《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)中規定的水質指標多達106項,其中包括微生物指標6項、毒性指標74項、消毒劑指標4項、放射性指標2項及感官性狀和一般理化指標20項。由于致病微生物、有毒有害無機物和有機物、放射性物質對人體可能造成直接或間接危害,一般而言,這些物質在飲用水中的濃度越低,飲用水越安全(即便如此,過分追求低濃度既不經濟也無必要)。消毒是飲用水處理最為重要的工藝單元。但由于消毒劑本身存在的潛在健康危害和致臭/味作用以及與前驅物作用生成消毒副產物等原因,在保證消毒效果的前提下,消毒劑濃度越低越好。對感官性狀和一般理化指標進行規定,主要并不是基于其毒性或健康危害性,而是基于人群對這些指標或者其導致的后果(如管道腐蝕)的接受程度,包括色、臭、味、口感、結垢和器物染色等。一般而言,低色/臭/味、不結垢、不造成器物染色的飲用水更容易被人接受。但口感卻具有很大的主觀性。特別是由水中的溶解性固體引起的口感,只有當這些離子(如氯離子、硫酸根、鈉離子、鈣/鎂離子等)濃度非常高時,大多數人群在口感上才不能接受。

隨著生活水平的不斷提高,人們對飲用水(特別是飲水)的品質提出了更高的要求。除了安全以外,還關注飲用水的口感、健康性和營養價值。飲用水中存在的許多元素是人體所需的必要元素,包括鈣/鎂、硒、銅、鋅和氟等。世界衛生組織(WHO)給出了這些必需元素每日攝入量的建議值,當攝入量長期低于建議值時,容易出現身體疾病或者不適。WHO還給出了當這些必要元素在飲用水中濃度過高時的口感問題和健康危害。

一、WHO的觀點 WHO在其Guidelines for Drinkingwater Quality (4th edition)及附屬文件中,給出了如下觀點:

(1)總溶解固體(TDS):飲用水中的TDS主要包括鈣/鎂、鈉、鉀等陽離子和碳酸氫根、氯離子、硫酸根等陰離子。一般認為當TDS濃度低于600 mg/L時水的口感(palatability)為好,而當TDS濃度高于1 000 mg/L時口感變差,且濃度越高口感越差。飲用水中TDS濃度很高時,還會導致熱水器、開水壺和其他家用電器的結垢問題。

(2)硬度:飲用水中的硬度主要由鈣離子和鎂離子貢獻。很多人能夠感覺到飲用水硬度的變化。不同人群對飲用水硬度的接受程度差異很大,部分人群能夠接受硬度超過500 mg/L的飲用水。受水中共存陰離子類型的影響,鈣的“味”閾值在100~300 mg/L之間。鎂的“味”閾值很可能比鈣的要低。根據年齡、性別的不同,人體所需鈣攝入值(Adequate Intake,AI)從210 mg/d(0~6個月嬰兒)到1 300 mg/d(9~18歲兒童和青少年)不等,而人體所需鎂估算攝入平均值(Estimated Average Requirement,EAR)從80 mg/d(1~3歲幼兒)到350 mg/d(>50歲的男性)不等。

(3)硒:硒是人體必需的微量元素。FAO(聯合國糧農組織)/WHO建議嬰兒和兒童每日硒攝入量為6~21 μg,青少年和成人為26 μg至35 μg不等。全球很多地方的人群都存在略微缺硒的狀況。谷物、肉類和魚是大多數人硒的主要來源。飲用水對硒攝入的貢獻很小。缺硒可能有一些潛在的不利影響,但影響程度與身體和營養狀況密切相關。嚴重缺硒可能會引發心肌炎(Keshan病)、軟骨營養障礙(KaschinBeck病)和部分種類的癌癥。過量攝取硒也會對人體健康造成不利影響或者導致一些特殊疾病,但同樣也與身體和營養狀況密切相關。主要健康危害包括胃腸功能失調、皮膚變色、蛀牙、脫發、指甲異常和影響末梢神經等。FAO/WHO確立的最高允許硒攝入量為400 μg/d。假定飲用水提供20%的硒攝入量,飲用水中硒的最高允許濃度為40 μg/L。

(4)銅:銅是人體必需的微量元素。正常人群有自動維持體內銅元素平衡的機能。但如果銅元素攝入量過大,這種平衡可能會打破。WHO確立的最高允許銅攝入量為10 mg/d。銅的攝入主要來源于食物。但如果使用銅質管道,飲用水中可能會含有一定濃度的銅離子。當飲用水中銅離子濃度較高時,可能會引起腸胃不適。當飲用水中銅離子濃度大于2.5 mg/L時,會帶有苦味。為了防止銅的過量攝入,飲用水中銅離子的濃度不應超過2 mg/L。但當飲用水中銅離子的濃度高于1 mg/L時,會導致衛生器具和衣物染色。建議飲用水中銅離子濃度不高于1 mg/L。

(5)鋅:鋅是人體必需的微量元素。成人的每日需鋅量為15~20 mg。食物是鋅攝入的主要來源。地表水和地下水(飲用水源)中鋅的濃度很少能分別超過0.01 mg/L和0.05 mg/L。當使用鍍鋅管時,飲用水中鋅的濃度可能較高。但即便如此,也無需從健康角度對飲用水中鋅離子的濃度進行限定。聯合國糧農組織和世界衛生組織下的食品添加劑聯合專家委員會(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives,JECFA)建議的每日最高允許鋅攝入量為1 mg/kg體重。但當飲用水中鋅的濃度高于約4 mg/L時,會有澀味;高于3~5 mg/L時,會呈現乳白色,煮沸后會在水面形成油脂狀膜層。建議飲用水中鋅離子濃度不高于3 mg/L。

(6)氟:有關“氟是否為人體必需的元素”尚無定論。WHO將氟列為“低劑量時人體可能必需但有潛在毒性的微量元素”。氟的毒性危害包括對人體肌肉骨骼系統的不利影響(氟骨病、易骨折等)、對神經系統的不利影響(如智力缺陷)、內分泌干擾效應和致癌風險等,但一般不將氟對牙齒的不利影響(氟斑牙)列為毒性危害,而列為影響美觀(cosmetic effect)。當氟攝入量大于6 mg/d時,即存在對人體骨骼造成不利影響的潛在風險。氟的攝入來源很廣泛,包括食物、空氣中的懸浮顆粒物、以含氟地下水為水源的飲用水及茶葉等。地表水中氟離子的濃度通常低于0.5 mg/L。西方統計結果表明,當飲用水中的氟離子濃度在4 mg/L左右時,兒童罹患嚴重氟斑牙的比例約為10%,而當氟離子濃度為2 mg/L左右時,兒童罹患中度氟斑牙的比例約為15%。即使當氟離子濃度在1 mg/L左右時,兒童患輕度氟斑牙的比例可達10%以上。但輕度氟斑牙是否影響美觀仍有爭論。WHO建議的飲用水中氟離子濃度的最大值為1.5 mg/L,并且建議當其他來源的氟元素攝入量大于6 mg/d時,應降低飲用水氟離子濃度的允許最大值。同時,目前有足夠的證據表明,人體攝入一定量的氟元素可以預防齲齒。可以人為往自來水中加氟,加氟量通常在0.5~1.0 mg/L。為了有足夠的防護效果,飲用水中的氟離子濃度需在0.5 mg/L以上。

(7)鈉/氯離子/硫酸根:在室溫下,鈉離子、氯離子(咸味)和硫酸根的味閾值分別在200 mg/L左右、200~300 mg/L和250~1 000 mg/L。食鹽(而不是飲用水)是人體攝入鈉離子和氯離子的主要來源。沒有充足的證據證明高血壓與飲用水中的鈉離子濃度存在相關關系。地下水源飲用水中的硫酸根濃度可能很高。此時,飲用水可能成為人體攝入硫酸根的重要或主要來源。當飲用水中硫酸根離子濃度高達1 000~1 200 mg/L時,會有一定的潤腸通便作用,但不會引起拉稀。無需從健康角度對飲用水中的鈉離子、氯離子和硫酸根離子濃度進行限定。建議飲用水中鈉離子、氯離子和硫酸根離子濃度分別不高于200 mg/L、250 mg/L和250 mg/L。

二、飲用水水質與健康性 WHO并未強調水的健康性,而更多關注水的口感以及“必要元素”濃度過高時的潛在危害。根據上述WHO的觀點,人體所需的大部分必要元素的主要來源不是飲用水而是食物。當一些必要元素的攝入量過大時,反而對人的健康造成危害。在世界各地,人的生活水平和膳食及行為特點不同,飲用水中必要元素的適宜濃度范圍也不同。當從食物中的攝入量較大時,在飲用水中的“適宜濃度”則應該較小,否則可能會超過最大容許攝入量。當一些必要元素在飲用水中的濃度過大時,會降低飲用水的口感或造成其他感官問題(如結垢、器物染色等)。

但WHO認為飲用水能在一定程度上為人提供營養,主要體現在鈣/鎂元素的攝取。這主要是因為人體對鈣/鎂元素的需求量大。全球有較大比例的人群長期處于缺鈣/鎂狀態。特別是對那些因高血壓、心臟病而服用利尿劑從而導致鎂過度排泄的特殊人群,缺鎂狀況突出。奶制品是鈣的重要來源,而奶制品、蔬菜、水果、谷物、堅果則是鎂的重要來源。當奶制品或其他重要食物攝入量不足或陽光照射不足時,更易導致鈣/鎂缺乏。健康人群有自動排放過量攝取鈣/鎂元素的機能。因此,無論是對鈣/鎂缺乏人群還是正常人群而言,飲用水都是非常重要的、有益的鈣/鎂元素攝入來源。飲用水補充的鈣可占總攝入量的15%~20%。此外,飲用水中的鈣/鎂元素大都處于溶解的離子狀態,對人體吸收非常有利。

同時,許多研究表明飲用水存在健康性。在其所著專著中,Martin Fox認為水的健康性主要與硬度(鈣/鎂離子濃度)、TDS、pH值等綜合性水質指標存在相關關系。流行病學研究表明,根據統計結果,在適宜的鈣/鎂元素攝入量范圍內,攝入量越大,人群罹患心血管疾病和高血壓的風險就越小(最多可降低10%),癌癥的死亡人數也會減少(最多可減少25%)。此外,一些研究也發現終身維持對鈣的高攝取可以保持骨組織的高密度、減少骨折的發生。因此,含有適宜濃度鈣/鎂元素的飲用水較缺乏鈣/鎂元素的飲用水更健康。但鈣/鎂等硬度離子與水的健康性可能并不存在因果關系。其機理可能是當水中的主要元素(如鈣和鎂)缺乏時,會更多地吸收水中的非主要元素(如鉛),從而導致蛋白質或酶的機能障礙。動物試驗表明,硬水要么阻礙了有害成分的吸收,要么阻止了有害物質發揮作用。水的健康性與TDS也存在正相關關系。這是因為在一般情況下,水的TDS值越大,鈣/鎂離子濃度越高。同酸性水相比,堿性水更健康。這主要與水的腐蝕性有關。酸性水的腐蝕性更強,能夠溶解管道材料中存在的有毒有害物質(如鉛和鎘)。

Martin Fox認為健康飲用水的理想硬度為170 mg/L左右,理想TDS值為300 mg/L左右,理想pH值為偏堿性。若為包裝水,pH值則不重要。日本也在其飲用水衛生標準的非強制性補充項目(共26項)中,建議飲用水中的鈣/鎂離子硬度應有下限,適宜范圍為10~100 mg/L。相應地,總溶解固體也有下限,適宜范圍為30~200 mg/L。

當然,鈣/鎂元素在飲用水中的濃度不是越高越好,其“適宜”范圍主要取決于其口感。如前所述,飲用水的口感具有很大的主觀性。研究表明,一般人群對鈣離子的“味”閾值很寬,在100~300 mg/L范圍。一般人群對鎂離子的味閾值可能比鈣離子略低。鈣/鎂元素在健康飲用水中的濃度值應低于其相應的味閾值。

三、適合我國現狀的健康飲用水水質 相比于西方人群,我國大部分人群的乳制品消費低,使得食物來源的鈣/鎂攝入量偏少。同時,我國還有燒開水的習慣,水鈣耗損大。若供水中鈣缺乏的話會使全民對鈣的攝取嚴重不足。特別是,眾多流行病學研究已表明水的健康性與TDS和硬度之間存在顯著的正相關關系。因此,將水中鈣/鎂離子濃度列為飲用水的健康指標在我國和其他東方國家具有非常重要的現實意義。

以氟為代表的鹵素元素,性質活潑,都是機體必需但又很容易中毒的元素。WHO提出為防止齲齒,氟應該在0.5 mg/L以上。在我國,防止齲齒主要依賴含氟牙膏。然而,研究人員發現,在重慶,供應純凈化直飲水的學校(氟平均濃度為0.1 mg/L)較未供應純凈化直飲水的學校(氟平均濃度為0.3 mg/L),兒童身高滯緩和齲齒增加現象都更嚴重,回歸分析顯示與氟的關聯性最強,說明兒童發育階段對水氟具有更高的需求。但也有研究顯示營養不良地區兒童對水氟導致的氟斑牙敏感性增強。因此,為了提高飲用水的健康性,應確保其中含有一定濃度的氟。但WHO建議的0.5 mg/L氟濃度水平,在我國是否適用或者過高,仍需開展廣泛深入的研究。

在我國,以反滲透膜為核心技術的家用凈水器日漸普及。高脫鹽的反滲透膜及致密型納濾膜能有效截留飲用水中可能存在的有機雜質,從而進一步保障飲用水安全。但過量去除水中的無機離子,特別是鈣/鎂離子、氟離子和微/痕量無機離子,則可能會降低飲用水的健康性。從這個角度講,采用3M礦物質凈水機的納濾技術,適當保留飲用水中鈣/鎂元素和TDS,盡可能多地去除有機雜質和有毒有害無機離子,不但提高了飲水的健康性,在口感方面也可能更易被人群所接受。


3M凈水設備包含家用凈水器(直飲水機)、前置過濾器(中央凈水器)、中央軟水機、商用凈水器、管線機等多個系列,選擇空間大,可滿足消費者的適用性要求;

體積很小,安裝很靈活,不影響原有龍頭的使用,也不破壞原有的裝修。

3M凈水器運用了醫療級的打褶膜過濾技術,徹底去除水中的孢子孢囊以及細菌,保留水中原有的礦物質元素,保證水的潔凈安全。

國內:中國衛生部涉水產品認證,出水可達到飲用水標準;

國際:NSF認證和FDA認證,出水也可達到美國EPA水質標準(最高標準);

眾多國際知名連鎖餐廳、可樂公司、瓶裝水公司,以及世界上超過90%的雙開門冰箱其內置的制冰及飲水系統,均采用了3M飲用水過濾系統。  


                               


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