饮用水与人体健康关系研究

第卷第3期南水北调与水利科技oSut卜t分吻rthate:Trnasefr:nadate:SeieneeTeehaolo罗l..32006年6月Jun2006饮用水与人体健康关系研究段金叶`,潘月鹏2,3,付华`,李贵宝4(1.首都师范大学北京100037;2.中国科学院东北地理与农业生态研究所,长春130012;3.中国科学院研究生院,北京200049;4.中国水利学会,北京100053)摘要:水是人的生存基础,是人体循环系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统正常工作的必要物质保证、生命活动不可缺少的关键要素。饮用水在人体水分的获取中发挥着重要作用,饮用水的优劣对健康有直接的影响。随着饮用水水质的恶化,饮用水与健康的关系研究已日益引起人们的重视。本文叙述了饮用水与人体健康关系的形成与发展、对饮用水与人体健康关系研究的内容、方法及主要研究成果进行了综述,提出了目前研究中存在的主要问题,最后展望了饮用水与人体健康关系研究的重点领域和方向。关键词:饮用水;水质;人体健康中图分类号:X24文献标识码:A文章编号:1672一1683(2006)03一0036一05StudyontheRelatinoshiPBetweenDrinkingWaterandHealth1〕UANJin-yel,PANYu分Peng23FUHual,LlGui一bao4(1.CollegeofrResoucre,肠v艺ornme二tandOTurism,CaPiatlNe〕~IUn艺vesr艺yt,Be万￡二9100037;2.No戚eastnIstituteofGeogarPh少andAgr艺cult,`arl及0109少,〔沮S,Changhcu二130012;3.(升双duateSehool,Chi二eseAacde刀了yofsciences,Be行i,,9100049;4.Ch艺、eseH夕darul试cEngineer￡ngsociet夕,Beij`ngl00053,Chi二)Absatret:Waterplaysaof皿dationalpartinhumanIifeand15arequisiteofhumaneireulativesystem,digestivesystem,respirometriesystmeanduorlogiealsyste讯Asamainresoureeofbodywater,drin裕ngwaterqualityhasdireetimpaetonhunranhealth.Inreeentyears,诚thdeteriora-tionofwaterquality,moreandmorepeoplehavebeguntobeawareoftherelationshiPbetweendrinki蜡waterandhealth.Tllspapergviesthesunnarrryoft拓5topieandporposesthemaindefieieneyandthefuturestudyare比Keywords:drikningwater;water卿ality;humanhealth1饮用水与人体健康关系研究的形成和发展据Bake(r1949)记述,早在史前时期人类就开始寻求纯水;梵文艺术和埃及碑文中就有有关水处理知识的记载[lj;人类社会里水传染疫病的流行使人们开始关注饮用水的处理。在1908年推广使用加氯消毒以后,水处理取得了最重大的进展,进而也带动了饮水标准的制定。由于不合理的生产,导致环境恶化。我国7大流域已有70%以上的河段受到污染,流域内14/的人口在饮用不符合卫生标准的水。调查表明,80%的疾病和52%的儿童死亡与饮用水水质不良有关,世界各医院住院人数的50%是因水污染而患病。由于水质污染,全世界每年有5000万儿童死亡,350。万患心血管病,7000万人患结石病,9000万人患肝炎。近30年来我国癌症发病率持续上升;全国的高血压患者以每年25%的速度递增,现在已经超过1亿人。因水质产生的饮水安全问题成了科学界关注的新焦点。2饮用水与人体健康关系研究的内容与方法2.1安全、健康饮用水的标准探讨建立饮用水水质安全的评价依据。按照我国规定,安全饮用水是符合生活饮用水卫生标准(GB5749一85)的水。安全饮用水的出发点是能满足人体的生命维持和安全的基本营养需要。安全饮用水标准的界定是评判饮用水与人体健康关系的基础。在安全饮用水的基础上,能够进一步促进人体健康的健康饮用水也是探讨的内容之一。对于健康饮用水的科学内涵,MartinFox指出健康水的标准是含有一定硬度(理想的是1701119/L左右),要有一定量的溶解性总固体(理想的是300mg/L)和pH值偏碱性(在7.。以上)2[j。李复兴(1994)将健收稿日期:2006一03一28基金项目:科技部科技基础项目(2。。21〕EBZ。。79)作者简介:段金叶(1982一),女,山东青岛人,硕士,主要从事饮水安全和生产环境方面的研究。DOI:10.13476/j.cnki.nsbdqk.2006.03.014段金叶等·饮用水与人体健康关系研究康饮用水界定了7条标准,包括()l不含有毒有害及有异味的物质;(2)水的硬度适中,以碳酸钙计,每升含50一2001119为宜;(3)人体所需矿物质含量及比例要适中;(4)pH呈微碱性;(5)水中溶解氧及COZ含量适中;(6)水分子团小;(7)水的生理功能如渗透力、溶解力、代谢力等要强圈。2.2水体中元素、污染物质与人体健康的关系研究2.2.1影响人体健康的元素普查微观上讲,饮水与健康的关系主要是元素与人体的关系。通过调查统计元素高于危险性水平较高的特殊地区和人群,通过流行病学研究和试验室毒性研究评价其危害,建立饮用水元素与人体健康的对应关系,确立相应元素的作用阂值。2.2.2饮用水中相关元素对人体作用的影响因素(1)剂量与个体敏感性。决定某种元素对人体有害和无害的重要因素是它的量。德国科学家伯特兰德(G.Bertrand)在研究生物必须元素时,发现植物缺少某种元素不能成活,元素适量茁壮成长,当元素过量时就显示出对植物的毒性,甚至导致死亡。例如人体对必须元素氟就十分敏感,饮水中所含氟元素的最适浓度为。,5一10mg/L叫。同时,个人的健康、生理状况、遗传基因等可以影响人体对环境异常变化的反应强度和性质,年龄和性别也可以改变元素对人体的作用。(2)作用时间。许多化学元素,尤其是重金属,具有蓄积性。当长时间地摄人量大于排泄量时,就可以在体内蓄积达到中毒阂值。元素在体内的蓄积程度一方面决定于元素和器官组织的亲和力,另一方面也取决于在生物体内的半衰期长短。半衰期逾长,该元素在体内就愈难排出。例如Sr的半衰期长达36年,一旦在体内蓄积就很难自然排出,而对于那些半衰期较短的元素,如M试5天)、Se(n天)就容易从体内排出了。(3)化学元素在体内的相互作用。化学元素作用于人体常常不是单一的。当两种或两种以上元素作用于人体时,机体的反应就有以下4种情况:即相互无影响、相加作用、相乘作用和拮抗作用。一般相互无影响的情况比较多,即机体的剂量一反应关系是独立的。相加作用时,它们的反应是共同的,如铜和铁在机体内显示生理协同作用,没有铜,在生物合成机制中铁就不能进人血红蛋白分子。因此,当铁充足而缺少铜时,人就会发生贫血症圈。相乘的机会不多,目前最引人注目的是拮抗作用,如AgCu、A--uCu、C二Zn、z--nCd、As一se、L--iNa、R卜K、B--aSr、Hges等,他们作用是相互的。例如在高砷的水环境中,当硒含量也很高时。便可降低砷的毒性。杨克敌等研究认为,饮水中加硒能促进体内氟的排泄,增强机体的抗氧化能力,硒对氟引起的脂质过氧化作用的拮抗机制可能与机体的排氟能力提高及体内抗氧化酶活力明显增强有关6[j。汞、砷中毒时可以选用硒来拮抗。2.3饮用水中有害元素、污染物质对人体健康的生态风险评价健康风险评价就是评价水体中有害元素、污染物质是否对人体健康构成威胁、危害的潜在频率和后果。它的任务就是识别风险的类别与等级,预测事故的影响范围、危害程度,为制定事故的预防对策和应急措施提供科学依据,在维护公众健康方面具有不可替代的作用。主要的评价方法有风险识别、剂量一效应关系、暴露评价、风险表征4个步骤。2.3.1风险识别风险识别是进行风险评价的基础,它定性地分析水体中某种物质是否对人体健康有毒性和危害作用,以及这种物质的健康效应类型,这一步骤通常通过动物实验、流行病学资料的调查、体外试验、分子结构比较等方法来对化学污染物进行识别,并进一步判定化学物质效应类型、有无反应阂值,以便采取不同的评价方法进行进一步风险分析。2.3.2剂量一效应关系剂量一效应关系是生态风险评价的重要核心部分,也是开始进入定量评价的阶段,目的是求得某化学物质的剂量与健康的定量关系。.23.3暴露评价暴露评价是对污染物质暴露途径和特征的评价,从污染物的暴露源到汇予以正确描述。暴露特征,包括有毒物质理化特征及其释放情况,在水环境中的转归与分布,暴露途径、暴露浓度、暴露持续时间等。2.3.4风险表征风险表征是把风险发生的概率与损害程度以一定的量化指标表现出来,目的是说明一个区域水体中化学物质对人体健康的影响。2.4饮用水与人体健康关系研究的主要方法饮用水与人体健康是涉及流行病学、毒理学、水化学等多领域的交叉专题。近年来的研究显示出多学科研究饮用水与人体健康的必要性、必然性和潜在优势。饮用水与安全的研究方法也涉及到各个领域的基本方法,相关研究方法也会促进饮用水与健康研究方法的深人、发展。2.4.1饮用水中有害物质检测鉴定方法研究饮用水与人体健康离不开对饮用水水质的检测。准确的测定出饮用水中所含物质是进行该方面研究的基础。目前对于常规污染项目则使用原子吸收法、分光光度法、高压液相色谱法、离子色谱法、膜电极法,甚至一些化学方法等。对水生生物和人体健康有潜在危害的有毒污染物,主要采用的分析方法有:(1)用GC或G〔丫MS测定挥发性有机污染物;(2)用(〕C/MS测定半挥发性有机污染物;(3)用GC一ECI)测定含有机氯农药及多氯联苯等;(4)用ICP或ICP/MS同时测定多种金属元素;2.4.2流行病学研究方法通过流行病学基本的研究方法,确定饮用水中某元素或污染物与人体健康的相关关系是饮用水与健康的最基本方法。通过流行病学调查,数据统计分析出相关胜,进而分析原因是很多学者研究的基本思路。在饮用水与人体健康研究中,应加强流行病学研究方法在此的应用。2.4.3生物诊断法主要是通过动植物、微生物对污染水质的机体反应确定饮用水中所含物质对生物体造成的毒理危害,实现对人体毒理危害的研究。通常水中有害物质对健康的影响采用动物实验的方法,是实现剂量一效应关系研究得主要方法。例如,应用藻类毒性实验方法对水体中污染物的毒性进行检测,国内外进行了大量的研究川,其中重金属对藻类的影响最多也最深人。水体污染物毒性诊断标准的实验方法,选出敏感的实验生物,达到快速诊断的效果。37·第卷总第3期·南水北调与水利科技·年第3期3饮用水与人体健康关系研究的主要成果3.1水文地球化学异常是饮用水与人体健康关系紧张的根本原因3.1.1单一元素与人体健康方面的研究大量的研究报道了各类疾病与生命元素的缺乏、过剩和比例不平衡之间的关系。当今人类非传染性疾病的9%以上与元素平衡失调有关,占总死亡人数70%的慢性病和位于死因前列的恶性肿瘤和心血管疾病亦与元素的丰缺失调密切相关s[j。饮用水中元素的丰缺导致水型地方病的产生,相关研究成果总结见表1。表1饮用水中典型微量元素与人体健康研究概况元素疾病主要研究成果存在问题克山病病因机理不清;缺乏专门从饮用水低硒角度对克山病影响的定量研究,无法为制定水质标准服务。皮肤受损砷掌断角化致癌饮用水水砷最高安全值尚没有统一的数值界限,还有很多规律性的东西没有搞清山」砷致癌机制尚不清楚。碘甲状腺肿确定低硒环境与克山病的相关性;低硒是克山病发病的主要环境因子,是条件因子,而不是始动因素,一0l,州;水土环境中