喝水垢較多的水容易患腎結石?
      • 來源:中國科普網
      • 作者:丁怡 朱宇奇 鄭毓文 吳思敏
      • 2022-03-03 12:26

      習近平總書記指出:“科技創新、科學普及是實現創新發展的兩翼,要把科學普及放在與科技創新同等重要的位置。沒有全民科學素質普遍提高,就難以建立起宏大的高素質創新大軍,難以實現科技成果快速轉化?!痹凇吨腥A人民共和國科學技術普及法》(以下簡稱科普法)的第一章第四條指出:“科普是公益事業,是社會主義物質文明和精神文明建設的重要內容,發展科普事業是國家的長期任務?!钡谝徽碌诎藯l指出:“科普工作應當堅持科學精神,反對和抵制偽科學?!?/p>

      國務院印發《全民科學素質行動規劃綱要(2021-2035年)》(以下簡稱《綱要》),計劃在“十四五”時期,分別實施針對青少年、農民、產業工人、老年人、領導干部和公務員等人群的5項科學素質提升行動。到2025年,實現公民具備科學素質的比例超過15%,到2035年我國公民具備科學素質的比例達到25%的目標。

      前面我們帶著中學生成功破解了煙花爆竹類的化學類謠言!而生活中的化學謠言多種多樣,如“喝水垢較多的水容易患腎結石”“喝純凈水易患骨質疏松”,相信大家都聽說過,那你們相信嗎?今天我們就一起來看看關于水的這兩個說法是真是假。


      一:喝水垢較多的水容易患腎結石?

      二:喝純凈水易患骨質疏松?


      水垢的組成和形成原理


      首先我們要知曉水垢的基本含義,它是指硬水煮沸后所含礦質附著在容器(如鍋、壺等)內逐漸形成的白色塊狀或粉末狀的物質,主要成分有碳酸鈣、氫氧化鎂、碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂、氯化鈣、氯化鎂等。水垢的組成一般比較復雜,通常以一種化學成分為主,并同時含有其他化學成分,自來水的水垢大多為碳酸鈣、硫酸鈣和氫氧化鎂等的混合物。


      在水垢形成的過程中所涉及的反應原理有:


      水的硬度的測定方法


      水的硬度是指水中所含有的鈣、鎂離子的總濃度。根據水通過加熱后最終能否以碳酸鹽形式沉淀下來,可以將水的硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度,或者稱為暫時硬度和永久硬度。 水的軟硬是根據水中的鈣離子和鎂離子含量來確定的,這兩種離子含量越高,水的硬度越高。通常水分為軟水和硬水,世界衛生組織以“1L水中的鈣離子和鎂離子的質量”為標準,認為當水的硬度大于120mg/L時,屬于硬水。

      在謠言中提到的“水垢較多的水”一般認為是指“硬水”。

      1.定性分析水樣

      天然肥皂的主要成分為硬脂酸鈉(C17H35COONa),天然肥皂溶于水會產生泡沫。當天然肥皂溶于水后,可與水樣中的鈣、鎂離子反應生成沉淀,從而影響泡沫的數量,其反應原理為:

      實驗方法:分別取水樣各5mL,再向兩個水樣中滴加等量肥皂水,充分振蕩,觀察對比產生的泡沫數量和浮渣現象。


      滴加5滴(上)和10滴(下)肥皂水后,不同硬度水樣產生泡沫、浮渣比較



      結論:產生泡沫消耗肥皂水少且產生的浮渣較少的水樣硬度較小,而產生泡沫消耗肥皂水多且有明顯的浮渣產生的水樣硬度較大。(圖中展示的水樣從左到右依次為純凈水、河水、井水)

      這一方法僅能初步幫助我們區分水的硬度,但是不夠精確。

      2.半定量分析水樣

      利用商用試劑盒檢測水的硬度。大部分商用試劑盒中包括NH3-NH4Cl緩沖溶液,鉻黑T,EDTA-二鈉。檢測的反應原理實際上是一種普遍使用的測定水硬度的化學分析法,即配位滴定法。該方法是用乙二胺四乙酸鈉鹽(EDTA-二鈉)作為滴定劑測定水樣中鈣、鎂離子含量,滴定時所用的指示劑為鉻黑T,在堿性范圍內EDTA會與鈣鎂離子形成配位化合物,這樣就可以測定出鈣鎂離子的總含量。商用試劑盒正是利用配位滴定法的化學原理為人們提供了一種更為簡便、較為準確的方法檢測水的硬度。

      實驗方法:用水樣將比色管沖洗2次(或者試管),再取水樣至10mL刻度處,加NH3-NH4Cl緩沖溶液5滴搖勻,加鉻黑T指示劑1-2滴搖勻(水樣顯紅色),然后滴加EDTA,邊加邊搖,滴至水色由紅變藍為止,記下EDTA的滴數。

      計算方法:總硬度=1.25×EDTA的滴數。


      結論:水樣硬度從小到大的順序:純凈水<礦泉水<自來水<池塘水<河水<井水,根據水質分類可知,純凈水、礦泉水、自來水均為軟水,池塘水、河水、井水都為硬水。

      注:實驗所收集的水樣來自學生生活區域,其中純凈水為怡寶純凈水、礦泉水為農夫山泉。以上實驗旨在介紹水的硬度測定方法,學生實驗數據及結論僅供參考,不作為科學依據。


      水的硬度與人體健康之間的關系


      知道的水的硬度及其測定方法,那么,水的硬度和人體健康之間是什么關系呢?喝硬水真的會導致結石嗎?要了解水的硬度和人體健康之間的關系,首先就要了解一下鈣離子、鎂離子與人體健康之間的關系。

      通過查閱資料得知:

      鈣(Ca)是人體內含量最多的礦質元素之一,調節人體各個系統的組織器官的正常功能都要依靠它的存在。鈣也是腦神經元代謝不可缺少的重要元素,能保證腦力旺盛、頭腦冷靜并提高人的判斷力,影響人的情緒。充足的鈣能抑制腦神經的異常興奮,使人保持鎮靜。缺鈣可影響神經傳導,使神經、肌肉的興奮性失調,人就會變得敏感、情緒不穩定,注意力難以集中。醫學研究發現神經性耳聾病人血清中鈣、鐵、鋅含量低于健康人;

      鎂(Mg)可鎮定中樞神經,幫助消除女性在經期中的緊張情緒,減輕心理壓力。鎂缺乏時就會導致各種各樣的頭痛,還包括怕光、怕聲等附加癥狀。有鎂的藥劑能夠有效地消除頭痛癥狀。

      因此,如果水中含有一定的鈣、鎂離子,飲水可以在一定程度上可以補充人體所需的營養物質,在我們的健康方面發揮著重要作用。那么,水的硬度在什么范圍內對人體健康是有利的呢?

      根據《中國居民膳食營養素參考攝入量表(DRIs)》,我們得知18歲以上人群鈣元素的每日參考攝入量800mg,可耐受最高攝入量為2000mg。

      《中國居民膳食指南》推薦,成年人每天攝入300g奶及奶制品,大約能攝入300mg的鈣;蔬菜的推薦量為300~500g,如果全部吃綠葉蔬菜,能夠貢獻超過500mg鈣;成年人每天需要喝1500-1700mL的水。

      《生活飲用水衛生標準》規定生活飲用水的總硬度(以碳酸鈣計)不超過450mg/L,如果全部來自鈣,相當于1L中含有180 mg。

      根據以上資料,我們進行了簡單計算,按推薦攝入量的最高標準以及生活飲用水的最大硬度計算,成年人每日的鈣攝入量也不會達到鈣超標,更不會導致結石??菩攀称放c營養信息交流中心科學技術部主任、中國互聯網聯合辟謠平臺專家委員會成員阮光鋒也表示,目前沒有確鑿證據表明,喝硬水會導致結石或其他健康問題,相反,如果水喝得少,吃得多,人體泌尿系統出現結石的可能性會更高。

      因此,“喝水垢較多的水會導致結石”這一說法是不科學的。

      那么,喝純凈水容易患骨質疏松這一說法科學嗎?

      北京大學公共衛生學院營養與食品衛生學系、食品安全毒理學研究與評價北京市重點實驗室有關純凈水對健康影響的定性循證研究表明,飲用純凈水與心血管疾病的發病風險呈正相關,主要與純凈水中的鈣、鎂等心血管保護因子缺乏有關。而飲用純凈水與骨健康呈負相關。水可作為膳食鈣的來源,純凈水中缺乏鈣離子,長期飲用純凈水可能加重鈣缺乏,增加骨質疏松癥的發病風險。此外,飲用純凈水與泌尿系結石的發生呈負相關。純凈水中鈣離子較少,可使人體尿鈣水平降低,成為泌尿系結石的保護性因素。

      科信食品與營養信息交流中心副主任鐘凱表示,一個60公斤重的成年人,其體液重量約為36到42公斤,而他一天的飲水量通常 不超過2升。這樣的飲水量對其體內的鈣離子濃度沒有影響,導致人體鈣流失的主要因素是年齡、激素水平和膳食攝入等。

      綜合現有研究表明,長期飲用純凈水可能會加重鈣缺乏,增加患骨質疏松的發病風險,但導致人體鈣流失的主因是年齡、激素水平和膳食攝入等。因此,對于喝純凈水與患骨質疏松的關系及機制目前尚不完全清楚,需要進一步研究來驗證。


      科學飲水


      我們該喝什么樣的水?如何科學飲水?

      首先,我們要認識到喝水垢較多的水會得結石這一化學類謠言是不科學的說法,對于南方地區,生活飲用水一般為軟水,并且通過加熱煮沸其硬度會進一步減小,因此不用受此類謠言影響喝水;

      其次,研究結果表明,長期飲用純凈水對機體具有正反兩方面的影響,因此,對于選擇純凈水還是礦物質水應當根據自身情況,對于膳食中缺乏礦物質的人群,日常飲水時不推薦飲用純凈水,應選擇富含礦物質的水,而針對泌尿系結石的患者,純凈水可能有一定保護作用。

      最后, 喝水需適量,《中國居民營養膳食指南 (2016版)》推薦,成年男士每天飲水1700mL,成年女士每天飲水1500mL。當然,這個量也不是固定不變的,大家可以根據自己的情況進行調整;喝水要注意少量多次,不要等到口渴再喝水,應有意識地主動喝水,并保證少量多次;


      作者:丁怡  朱宇奇 鄭毓文 吳思敏

      注:丁怡為指導老師(南京師范大學),其余作者為湖州市吳興高級中學高中生。

      責任編輯:毛夢囡
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