原文登载在《第三军医大学学报》2019,41(19):1840-1844，版权归其所有。
作者：舒为群
400038 重庆，陆军军医大学(第三军医大学)军事预防医学系军队环境卫生学教研室
基金项目: 全军后勤科研重大项目(AWS18J004)
美国工程院院士SEDLAK教授[1]不久前发表题为“The unintended consequences ofthe reverse osmosis revolution”的述评文章，其中心思想是：反渗透技术对人类社会和经济发展带来了巨大收益，但其讽刺之处在于它制造了太过干净的饮用水。人们早已认识到，长期饮用去离子水会导致营养缺乏，尤其在低收入国家和群体。他的文章专门说到：举例而言，尽管我们还无法确定反渗透膜把氟化物去除是导致中国儿童身高变矮和龋齿增加的原因，但那儿的许多中小学已经安装了反渗透净水机却是一个不争的事实。这里提到的中国儿童信息，源于笔者课题组近期发表的论文“Low mineral direct drinking water in school may retard height growth and increase dental caries in schoolchildren in China”[2]。
SEDLAK的文章发表后，引发了全球、尤其是中国饮用水行业的极大关注。因为在中国，由于环境污染、水资源匮乏等等诸多原因，反渗透技术的应用更为普及。很多中国城镇家庭都安装了净水器，而绝大部分净水器都含有反渗透单元。通过反渗透技术获得的纯净水也占据了中国瓶装水和桶装水市场的60%以上。SEDLAK教授预计全球饮用反渗透水的人群在2020年将达到10亿左右。
1 反渗透技术和反渗透饮水
反渗透（reverse osmosis，RO）技术发明于上世纪六十年代后期，是一种以压力差为推动力、从溶液中分离溶剂的膜分离技术，其膜孔径可小至纳米级。在适宜的压力、膜孔径、膜材质的组合下，反渗透工艺可以将水中几乎所有杂质和溶解性物质（如微生物、无机离子、盐分子和微量有机物质）截留下来，得到纯净的水分子。它已成为现代纯水制备、海水淡化、苦咸水净化及其他分离工程中的核心技术，广泛应用于食品、医药、科研、电子、电力等行业。
在野外或战时，RO技术在微滤（MF）或超滤（UF）工艺的辅助下，可以快速有效地净化各种复杂水源（甚至去除核化生战剂），因而它也迅速地成为各国军队野外给水的常规配置。美军早在海湾战争期间就大量装备了RO净水单元（ROWPU，reverse osmosis water purified unit），目前已经具有与部队规模相匹配的600、1500、3000、150000 gal/h的系列装备。加、德、韩、日等军队（或自卫队）也将RO净水装置作为主要设备予以研发和装备。我军的RO净水装备同样在抗震救灾、舰船远航、岛屿、沙漠、海上作业、太空探索等领域得到广泛应用。近年来瓶装水和桶装水也被常常用于部队营区、野外或应急给水，而这些瓶（桶）装水中，绝大部分都是经过RO处理后得到的纯净水。
然而，正如SEDLAK教授所担忧的，RO技术在彻底除去污染物的同时，也彻底地改变了水的天然属性——产生的是失去了原有的硬度、碱度以及其他多种矿物离子的去矿物质水（demineralized water）。已经有越来越多的研究表明，饮水对于人体而言并非仅仅提供水分子，它还是机体有益矿物离子的日常补充来源、血液渗透压的维护因子以及酸碱平衡的调节因子。对于那些特定膳食结构（如东方膳食）人群、矿物质需求量大的人群（运动员、战士、发育期儿童）、矿物质容易丢失的人群（高温劳作者、消化系统疾患或肝肾功能障碍者）、贫困低收入人群，水中矿物离子的营养价值更加重要。
2 中国军人膳食结构中的营养缺陷
秉持东方膳食结构的中国居民其营养结构上长期、普遍存在以下问题：一是奶及奶制品摄入量远低于世界平均水平，导致日常钙的获取严重不足，这也是中国人群膳食中最为突出的缺陷；二是水果蔬菜摄取量严重不足，导致维生素、纤维素以及多种微量元素的缺乏；三是盐和油摄入过高，盐的人均摄取量大大高过每人每天6g的国际推荐值[3]。2015年针对全国25万人群的调查数据显示，我国居民膳食矿物质和微量元素摄取严重不平衡，其中绝大多数人钙摄入量严重不足，钾、镁、锌、铜、硒也低于推荐摄入量，令人不安的是钙、锌、铁的摄入量在2013年较2002年还略有减少趋势，而钠、锰、磷摄入则普遍过多[4]。
军人的体能消耗大于常人，而且时常处于恶劣环境之中，充分的营养素供给是保证其战斗力的基本条件。军队某些特殊环境或特勤作业（高热、坑道、潜艇、宇航等）还会使军人对微量营养素异常敏感。徐彤等[5]报道，执行了水下60d长远航任务的核潜艇艇员血清维生素D水平为(22.54±4.12) ng/mL，远低于正常30.1～100.0 ng/mL的范围，低于正常值下限的比例高达93.26%；而血清钙水平为(204.28±25.39) mg/L，高于正常值上限2倍之多（正常水平84~102 mg/L）。这些变化提示在阳光不足和新鲜果蔬欠缺等不良因素的共同影响下，机体已经处于骨钙过度动员（导致血钙过高）的状况，具有很大的骨质疏松发生风险。遗憾的是，纵观过去到现在的调查资料，我军无论驻地及兵种如何，一些特定微量营养素的缺乏或不平衡一直是普遍存在的问题。即使是近期对坑道作业、推进剂作业、高原部队等人群的膳食调查结果仍然显示同样的规律：钙、锌、碘、维生素B1、维生素D的摄入量普遍不足，而蛋白质、磷、钠、锰、铜的摄入量普遍超标。在这样的膳食背景下，官兵中超重或肥胖、脂肪肝、高尿酸血症、血脂异常的情况在逐渐增多，尤其是在伙食标准较高的特勤部队[6-13]。
3 反渗透饮水对军人健康的影响
自然界的水其天然特征就是含有一定的硬度（主要由钙镁构成）和碱度（主要由碳酸氢盐构成），同时往往还含有氟、硅、锶、锂、钒、硒等有益微量元素，它们恰好与中国人群膳食中缺乏的矿物离子形成了互补，尤其是钙、镁、碳酸氢盐给人体提供了长久的补充。特别值得一提的是，水中矿物离子虽然密度不高，但它们以天然离子状态存在，而且离子种类丰富，浓度搭配合理，因而人体对其生物利用率颇高。可以说，洁净的自然水源是人类的天然营养资源。WHO的官方文献、国内外学者的论著已经详细论述过软水增加心血管疾病、骨质疏松、肿瘤等的发生风险，笔者本人也曾经撰写多篇论文阐述饮用水中矿物离子对中国人群健康的重要性[14-19]，在此拟重点对反渗透饮水对军人健康的特殊影响予以讨论。
>>>>3.1 电解质紊乱、重症中暑甚至猝死
高温环境下的强体力活动，会导致水盐大量丢失。汗水含有0.3%~0.5%的氯化钠（意味着1L汗水可带走3~5g的盐），还含有多种微量元素如钾、铁、锌、铜、铬、磷、碘等。人体大量出汗如果得不到水和电解质的及时补给，易致脱水和电解质失衡，中暑甚至重症中暑风险加大。如果补液不当，短时间内大量饮用纯净水，则容易发生稀释性低钠血症，严重时会发生脑水肿甚至猝死。岳俊伟等[20]对国内8570例马拉松赛事救治患者的分析显示，水电解质紊乱（占比20.18%）是位列肌肉韧带损伤之后的第二类疾病。李起栋等[21]分析了1998年某部在九江抗洪抢险中发生的152例热射病（重症中暑）患者，发现其中低钾血症125例，低钠血症98例，低氯血症96例，低碳酸氢盐血症68例，血渗透压降低102例，表现为普遍的水盐失衡——低渗性脱水，推测后勤保障部门提供的“纯净水”可能是诱因之一。
>>>>3.2 结石性疾病
军人是结石性疾病的高发群体，尤其当他们身处严酷的自然环境时。在其众多复杂的诱因中，不良饮水的影响尤其重要。边防军人往往体力消耗大、水分丢失多，机体长期慢性缺水，而饮水量不足导致的尿过饱和是公认的泌尿系统结石的重要诱因；此外，水质过硬或过软、钙镁比例异常也会增加结石的风险[22]。徐涛等[23]分析了海军和平方舟号医院船对我国沿海驻岛官兵897人的巡诊体检数据，发现前三位的疾病分别为脂肪肝234例（26.1%）、肾结石113例（12.6%）和胆囊结石101例（11.3%），分析饮水水质不佳可能是其中的重要原因（驻岛环境往往地下水资源匮乏，饮用水多来自船只补给、净化雨水和淡化海水，而这些水多为软水）。王淑琴等[24]对武警高原某部597名军人Ｂ超检查发现尿路结石结晶的比例高达44.77%，分析认为与不良饮水明显相关——驻地水源多为井水或是储存的雨水，而雨水是典型的软水。
>>>>3.3 对环境毒物的敏感性增加
多年前英国学者就发现软水（因其多偏酸）可增加自来水管材和管件中有毒重金属铅的析出，导致软水地区人群体内铅负荷明显高于硬水地区人群，前者的平均血压也高于后者[25]。我们课题组的研究显示，在同样的铅暴露背景下，与饮用自来水的大鼠相比较，饮用纯净水的大鼠其脑、心、肝、肾、骨组织的铅蓄积量显著升高，铅特异性中毒指标血液锌原卟啉水平显著升高，而肾金属巯基酶（有毒重金属解毒酶）含量显著减少[26-27]。军人暴露于各种环境有害因素的可能性显然高于常人，战时还会面临核化生毒物的暴露风险，如果长期饮用反渗透水，很有可能削弱他们对外界毒物的抵御能力。
>>>>3.4 抑郁倾向增加
在我们的系列研究中，已经观察到饮用纯净水后抑郁相关指标的改变。镁是神经系统的稳定因子，缺镁会导致情绪低落甚至出现抑郁倾向[28]。在大鼠，我们发现纯净水组的血镁显著低于自来水组（两组大鼠均为同样的标准饲料）[29]。同型半胱氨酸是蛋白质代谢的毒性中间产物，目前已经有强力证据显示较高的血清同型半胱氨酸水平与较高的抑郁症发生相关联[30]。我们的一项对于青年男性的30d饮水干预实验显示，饮用纯净水的人群其血同型半胱氨酸水平显著高于饮用自来水人群[31]。虽然饮用纯净水与抑郁发生的直接联系有待建立，但我们有理由推测，对于那些特殊环境或特殊职业的军人（如在沙漠、岛屿、运航、海上平台工作、获取新鲜果蔬的机会较少），长期饮用纯净水可能会增加抑郁发生风险。鉴于心理健康对于军人群体的极端重要性，笔者认为从健康饮水角度做好预防工作极其重要。
4 如何应对反渗透饮水对军队给水卫生工作的冲击？
从以上分析可见，反渗透技术和反渗透饮水已经对我军给水卫生工作带来颠覆性的影响，对于以东方膳食结构为特征、膳食缺钙一直是常态的中国军人来说，其健康风险是值得关注的。在新的革命性饮水处理技术到来之前，我们应该如何应对这种局面，才能最大程度地减少军人的健康风险呢？
笔者认为，军队给水卫生工作的指导思想应该从单纯的“安全”目标提升到“安全+健康”的人性化目标，摒弃“饮水仅仅只能补充水分子”的落后概念，拓展饮水与健康关系的全方位认知。应该充分认识到健康的饮用水不仅仅是平衡膳食的重要组成，还是军队某些常见疾病的辅助预防措施，建议加强以下工作：
>>>>4.1 加强对卫生管理人员和广大官兵的健康饮水知识的普及，引导他们在供水工作及个人消费时，选择有利于健康的饮用水种类
在营区，尽量为官兵提供符合国家生活饮用水卫生标准的自来水或洁净的井水，也可提供桶装矿泉水或山泉水；野外训练时，注意选购水种为天然矿泉水或山泉水的包装水；如果驻地水源水质不佳必须安装反渗透净水器时，应该注意膳食中矿物质的补充（多吃乳类、豆类、水果、蔬菜、海产品等）。特别需要注意在热区高强度训练下的安全饮水，教导官兵采取主动补水、喝有矿物质的水、多次小量饮水的饮水策略，以预防水盐失衡的严重后果。
>>>>4.2 加强水质对军人作战能力影响的军事医学研究
水是战场和军人的刚需，美军提出“水是最重要的战术武器”，他们早在“军事作业医学研究规划2000”中就已经将“热环境训练低钠血症的预防”、“能够减少水摄入的渗透压调节剂”、“增强军人体脑功能的营养优化措施”等纳入研究计划。这些研究对于我军都是很好的启示。
>>>>4.3 加强水质与军人常见疾病关系的研究
重点研究对水质敏感的心血管疾病、骨质疏松、胆肾结石等疾患，还要探索水质与其他恶劣环境因素（缺氧、振动、辐射、低照度等）的复合效应，以便确认环境诱因和敏感的生物标志物，为预防工作提供参考。
>>>>4.4 制定系列水质标准，尽量做到分质供水
即针对不同战区（高原、寒区、热区等）、不同兵种（潜艇、雷达、宇航、坑道等等）、不同作业性质（运动、作训、战时、野营、营区等）提供不同水质的饮用水。>>>>4.5 积极研发能够对水质进行“存优汰劣”处理的先进技术
即尽可能去除有害物质的同时，又可以尽量地保留天然有益矿物质的技术。目前有不少研究者在探索对纯净水进行人工矿化，诸如添加石灰或其他化学盐，添加天然矿泉水浓缩液，或经天然矿石过滤等等。但这些技术如不精心控制有可能导致水中矿物质再次失去平衡，从而产生新的健康风险。比如，添加石灰是常用的恢复脱盐海水硬度的方法，但因为石灰[Ca(OH)2(s)]是含钙盐类，并不能增加水镁和其他矿物离子的浓度，而水镁过低时是具有心血管疾病风险的。建议对饮用水的人工矿化工艺——比如添加剂量、种类搭配、纯度控制等进行科学的研究和谨慎的安全性评估，以避免再次带来健康风险。
以上转载自公众号舒教授水质研究团队
在这个家用净水技术越来越发达的时代，我们应当建立起对饮水健康的科学认知。认识到水中矿物元素对健康的重要性，确保自己饮用的水不仅是安全，而且还是健康的。
