喝水垢较多的水容易患肾结石?
  • 来源:中国科普网
  • 作者:丁怡 朱宇奇 郑毓文 吴思敏
  • 2022-03-03 12:26

习近平总书记指出:“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高,就难以建立起宏大的高素质创新大军,难以实现科技成果快速转化。”在《中华人民共和国科学技术普及法》(以下简称科普法)的第一章第四条指出:“科普是公益事业,是社会主义物质文明和精神文明建设的重要内容,发展科普事业是国家的长期任务。”第一章第八条指出:“科普工作应当坚持科学精神,反对和抵制伪科学。”

国务院印发《全民科学素质行动规划纲要(2021-2035年)》(以下简称《纲要》),计划在“十四五”时期,分别实施针对青少年、农民、产业工人、老年人、领导干部和公务员等人群的5项科学素质提升行动。到2025年,实现公民具备科学素质的比例超过15%,到2035年我国公民具备科学素质的比例达到25%的目标。

前面我们带着中学生成功破解了烟花爆竹类的化学类谣言!而生活中的化学谣言多种多样,如“喝水垢较多的水容易患肾结石”“喝纯净水易患骨质疏松”,相信大家都听说过,那你们相信吗?今天我们就一起来看看关于水的这两个说法是真是假。


一:喝水垢较多的水容易患肾结石?

二:喝纯净水易患骨质疏松?


水垢的组成和形成原理


首先我们要知晓水垢的基本含义,它是指硬水煮沸后所含矿质附着在容器(如锅、壶等)内逐渐形成的白色块状或粉末状的物质,主要成分有碳酸钙、氢氧化镁、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁、氯化钙、氯化镁等。水垢的组成一般比较复杂,通常以一种化学成分为主,并同时含有其他化学成分,自来水的水垢大多为碳酸钙、硫酸钙和氢氧化镁等的混合物。


在水垢形成的过程中所涉及的反应原理有:


水的硬度的测定方法


水的硬度是指水中所含有的钙、镁离子的总浓度。根据水通过加热后最终能否以碳酸盐形式沉淀下来,可以将水的硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度,或者称为暂时硬度和永久硬度。 水的软硬是根据水中的钙离子和镁离子含量来确定的,这两种离子含量越高,水的硬度越高。通常水分为软水和硬水,世界卫生组织以“1L水中的钙离子和镁离子的质量”为标准,认为当水的硬度大于120mg/L时,属于硬水。

在谣言中提到的“水垢较多的水”一般认为是指“硬水”。

1.定性分析水样

天然肥皂的主要成分为硬脂酸钠(C17H35COONa),天然肥皂溶于水会产生泡沫。当天然肥皂溶于水后,可与水样中的钙、镁离子反应生成沉淀,从而影响泡沫的数量,其反应原理为:

实验方法:分别取水样各5mL,再向两个水样中滴加等量肥皂水,充分振荡,观察对比产生的泡沫数量和浮渣现象。


滴加5滴(上)和10滴(下)肥皂水后,不同硬度水样产生泡沫、浮渣比较



结论:产生泡沫消耗肥皂水少且产生的浮渣较少的水样硬度较小,而产生泡沫消耗肥皂水多且有明显的浮渣产生的水样硬度较大。(图中展示的水样从左到右依次为纯净水、河水、井水)

这一方法仅能初步帮助我们区分水的硬度,但是不够精确。

2.半定量分析水样

利用商用试剂盒检测水的硬度。大部分商用试剂盒中包括NH3-NH4Cl缓冲溶液,铬黑T,EDTA-二钠。检测的反应原理实际上是一种普遍使用的测定水硬度的化学分析法,即配位滴定法。该方法是用乙二胺四乙酸钠盐(EDTA-二钠)作为滴定剂测定水样中钙、镁离子含量,滴定时所用的指示剂为铬黑T,在碱性范围内EDTA会与钙镁离子形成配位化合物,这样就可以测定出钙镁离子的总含量。商用试剂盒正是利用配位滴定法的化学原理为人们提供了一种更为简便、较为准确的方法检测水的硬度。

实验方法:用水样将比色管冲洗2次(或者试管),再取水样至10mL刻度处,加NH3-NH4Cl缓冲溶液5滴摇匀,加铬黑T指示剂1-2滴摇匀(水样显红色),然后滴加EDTA,边加边摇,滴至水色由红变蓝为止,记下EDTA的滴数。

计算方法:总硬度=1.25×EDTA的滴数。


结论:水样硬度从小到大的顺序:纯净水<矿泉水<自来水<池塘水<河水<井水,根据水质分类可知,纯净水、矿泉水、自来水均为软水,池塘水、河水、井水都为硬水。

注:实验所收集的水样来自学生生活区域,其中纯净水为怡宝纯净水、矿泉水为农夫山泉。以上实验旨在介绍水的硬度测定方法,学生实验数据及结论仅供参考,不作为科学依据。


水的硬度与人体健康之间的关系


知道的水的硬度及其测定方法,那么,水的硬度和人体健康之间是什么关系呢?喝硬水真的会导致结石吗?要了解水的硬度和人体健康之间的关系,首先就要了解一下钙离子、镁离子与人体健康之间的关系。

通过查阅资料得知:

钙(Ca)是人体内含量最多的矿质元素之一,调节人体各个系统的组织器官的正常功能都要依靠它的存在。钙也是脑神经元代谢不可缺少的重要元素,能保证脑力旺盛、头脑冷静并提高人的判断力,影响人的情绪。充足的钙能抑制脑神经的异常兴奋,使人保持镇静。缺钙可影响神经传导,使神经、肌肉的兴奋性失调,人就会变得敏感、情绪不稳定,注意力难以集中。医学研究发现神经性耳聋病人血清中钙、铁、锌含量低于健康人;

镁(Mg)可镇定中枢神经,帮助消除女性在经期中的紧张情绪,减轻心理压力。镁缺乏时就会导致各种各样的头痛,还包括怕光、怕声等附加症状。有镁的药剂能够有效地消除头痛症状。

因此,如果水中含有一定的钙、镁离子,饮水可以在一定程度上可以补充人体所需的营养物质,在我们的健康方面发挥着重要作用。那么,水的硬度在什么范围内对人体健康是有利的呢?

根据《中国居民膳食营养素参考摄入量表(DRIs)》,我们得知18岁以上人群钙元素的每日参考摄入量800mg,可耐受最高摄入量为2000mg。

《中国居民膳食指南》推荐,成年人每天摄入300g奶及奶制品,大约能摄入300mg的钙;蔬菜的推荐量为300~500g,如果全部吃绿叶蔬菜,能够贡献超过500mg钙;成年人每天需要喝1500-1700mL的水。

《生活饮用水卫生标准》规定生活饮用水的总硬度(以碳酸钙计)不超过450mg/L,如果全部来自钙,相当于1L中含有180 mg。

根据以上资料,我们进行了简单计算,按推荐摄入量的最高标准以及生活饮用水的最大硬度计算,成年人每日的钙摄入量也不会达到钙超标,更不会导致结石。科信食品与营养信息交流中心科学技术部主任、中国互联网联合辟谣平台专家委员会成员阮光锋也表示,目前没有确凿证据表明,喝硬水会导致结石或其他健康问题,相反,如果水喝得少,吃得多,人体泌尿系统出现结石的可能性会更高。

因此,“喝水垢较多的水会导致结石”这一说法是不科学的。

那么,喝纯净水容易患骨质疏松这一说法科学吗?

北京大学公共卫生学院营养与食品卫生学系、食品安全毒理学研究与评价北京市重点实验室有关纯净水对健康影响的定性循证研究表明,饮用纯净水与心血管疾病的发病风险呈正相关,主要与纯净水中的钙、镁等心血管保护因子缺乏有关。而饮用纯净水与骨健康呈负相关。水可作为膳食钙的来源,纯净水中缺乏钙离子,长期饮用纯净水可能加重钙缺乏,增加骨质疏松症的发病风险。此外,饮用纯净水与泌尿系结石的发生呈负相关。纯净水中钙离子较少,可使人体尿钙水平降低,成为泌尿系结石的保护性因素。

科信食品与营养信息交流中心副主任钟凯表示,一个60公斤重的成年人,其体液重量约为36到42公斤,而他一天的饮水量通常 不超过2升。这样的饮水量对其体内的钙离子浓度没有影响,导致人体钙流失的主要因素是年龄、激素水平和膳食摄入等。

综合现有研究表明,长期饮用纯净水可能会加重钙缺乏,增加患骨质疏松的发病风险,但导致人体钙流失的主因是年龄、激素水平和膳食摄入等。因此,对于喝纯净水与患骨质疏松的关系及机制目前尚不完全清楚,需要进一步研究来验证。


科学饮水


我们该喝什么样的水?如何科学饮水?

首先,我们要认识到喝水垢较多的水会得结石这一化学类谣言是不科学的说法,对于南方地区,生活饮用水一般为软水,并且通过加热煮沸其硬度会进一步减小,因此不用受此类谣言影响喝水;

其次,研究结果表明,长期饮用纯净水对机体具有正反两方面的影响,因此,对于选择纯净水还是矿物质水应当根据自身情况,对于膳食中缺乏矿物质的人群,日常饮水时不推荐饮用纯净水,应选择富含矿物质的水,而针对泌尿系结石的患者,纯净水可能有一定保护作用。

最后, 喝水需适量,《中国居民营养膳食指南 (2016版)》推荐,成年男士每天饮水1700mL,成年女士每天饮水1500mL。当然,这个量也不是固定不变的,大家可以根据自己的情况进行调整;喝水要注意少量多次,不要等到口渴再喝水,应有意识地主动喝水,并保证少量多次;


作者:丁怡  朱宇奇 郑毓文 吴思敏

注:丁怡为指导老师(南京师范大学),其余作者为湖州市吴兴高级中学高中生。

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