第七节 水

水是一切生物必不可少的物质。从最简单的植物、单细胞生物到最复杂的人类，水都是生命所必需、所依存的物质，是人类生活和发展生产的必备条件。它同时以固体、液体和气体三种形式存在于自然界中。

一、水的结构

水分子（化学式：H₂O）是由两个氢原子分别以共价键与一个氧原子结合，呈非线性，且共用电子偏向于氧的一边，形成一种极性共价化合物。有极分子间正极与负极以氢键结合在一起。氢键是一种弱静电键，如水被加热，分子的热能增加，分子运动增强，促使氢键破裂，水呈蒸汽状态时，水以单分子存在，无氢键形成。相反，如液态的水被冷却，水分子热能丧失，则有利于氢键形成。氢键广泛存在于冰中。水分子间氢键的存在，便赋予水以一些特殊的物理性质，比如高的沸点（100℃）、高的比热［1cal/（g·℃）］、极高的汽化热（540cal/g）等。

二、水的生理功能

（一）构成细胞和体液的重要组成成分

水是人体含量最多的成分。人体内的液体称为体液，约占体重的65%，其中2/3的体液分布在细胞内（称为细胞内液）；1/3的体液分布在细胞外（称为细胞外液），包括血液、淋巴液、脑脊液和细胞周围、细胞之间的组织液（即细胞间液）等。血液含水量占80%以上。人体细胞都浸浴在细胞外液中，细胞外液构成人体内的内环境。维持内环境的相对恒定状态是保证机体正常生命活动的必要条件。

人体的含水量即指体液的含量，会因年龄、性别、形体等方面的不同存在个体差异。胚胎含水量约为98%，新生儿约为80%，年龄越大，含水量越低，老年人体内水分含量仅占体重的50%；男性含水量比女性高，运动员高于普通人，主要代谢活跃的肌肉，水的含量较高（表 2-42）。

（二）参与体内的新陈代谢

水具有很强的溶解能力和较大的电解力，人体内的有机或无机的营养物质吸收和转运、代谢产物的排出都需要溶解于水才能进行；水的流动性，协助加速营养物质的运送和废物的排出，使消化、吸收、代谢、分泌与排泄等新陈代谢和生理化学反应顺利进行。

（三）调节体温

水的比热比其他物质高，它能吸收体内分解代谢产生的大量热能而使体温变化不大。血液循环和体液的持续交换，使代谢产生的热迅速通往全身，在体温37℃下，蒸发1g水可带走2.4kJ的能量，在高温下，可以通过皮肤水分的蒸发和汗液的挥发散热，保持体温的恒定。

（四）润滑作用

水具有润滑作用，可以减少体内脏器的摩擦、防止损伤，并可以使器官运动灵活。如唾液、消化液有利于咽部的湿润和吞咽以及胃肠道的消化；泪液可以防止眼球干燥，关节滑液、胸膜和腹膜的浆液、呼吸道黏液都有良好的润滑作用。

三、水的分类

根据水中所含的不同物质区分为不同类别的水，人类对不同类别的水应该有正确的认识。人体要保持健康和防止衰老，对于处在不同年龄、不同性别、不同生理状态下的人群，都要根据自身的条件和需求，选择有利于促进健康的水的种类、温度和摄入量。

（一）饮用水

地球表面近乎 3/4的地方被水覆盖，但是，只有约2.53%的水是“淡水”，可适用饮用。原始人生活在泉水，河流和湖泊附近，他们只有用粗陋的容器来装水和贮水饮用。以后从井水发展到现代普遍运用的自来水。自来水是来自河流、湖畔、水库等地表水或地下水源的水，经过“混凝-沉淀-过滤-消毒”工艺，符合水标准后通过管道输送到户的生活饮用水。符合饮用水标准的白开水是最好的饮用水。

（二）硬水与软水

饮用水根据水的硬度大小可分为硬水与软水，水的硬度是指水中溶解的无机盐含量，主要是二价金属的含量，尤其是Ca2+和Mg2+。含碳酸氢钙或碳酸氢镁的硬水为暂时性硬水，如石灰石山脉地区的地下水，煮沸后形成碳酸钙或碳酸镁沉淀出，钙、镁离子浓度降低变成软水；而钙、镁离子以氯化物或硫酸盐形式存在的硬水，如做豆腐的卤水，加热煮沸都不会沉淀出来，就是永久性硬水。轻中度硬水甘洌可口，软水则淡而无味。经常饮用适度的硬水能有效降低心血管疾病和脑血管疾病的发病率与死亡率；最近对众多先进的流行病学研究的元数据进行分析表明，这个健康功效来自镁，而不是钙。水的硬度并非越高越好，高度硬水会有苦涩味，偶尔饮用可引起腹胀、腹痛或腹泻等胃肠功能紊乱症状，长期水饮用硬度过高的水可引发结石类疾病。硬水中的矿物质还会造成锅炉、洗衣机和蒸汽电熨斗等电器生垢，水垢影响洗涤质量。而软水非常适合用于烹调用水、日常用水及工业用水，但长期饮用软水，可能增加心脑血管疾病的发病率。

（三）纯净水

纯净水是以江、河、湖水或自来水等为水源，采用蒸馏法、电渗析法、离子交换法、反渗透法等水处理工艺，使水达到纯净、卫生。正常人适当饮用纯净水，有助于人体的微循环，但长期饮用会影响体内电解质酸碱平衡，影响神经、肌肉和多种酶的活动。

（四）蒸馏水

蒸馏水是用蒸馏方法制备的不含任何物质的中性水。蒸馏次数越多，蒸馏水的纯度越高。蒸馏水属于纯净水的范畴，纯度达99.9%，水中的矿物成分已微不足道。长期饮用这种水，不利于健康，故不宜作为常规饮用水。一般用于实验室做生化实验。

（五）矿泉水

天然矿泉水是从地下深处自然涌出的或经钻井采集的，含有一定量的矿物盐、微量元素或其他成分，在一定区域未受污染并采用预措施避免污染的水；其化学成分、流量、水温等动态指标在天然周期波动范围内相对稳定。饮用的矿泉水必须符合国家标准。

中国2008年出台了新的饮用天然矿泉水标准，与GB 8537—1995比较，去掉溴化物1项界限指标，限量指标中新增了溴酸盐、锑、锰、镍4项，修改了镉、砷、硼、氟化物4项标准，删除了锂、锶、碘化物和锌4项；污染物指标中，增加了阴离子合成洗涤剂和矿物油2项指标，修改了亚硝酸盐指标，增加了3项微生物指标，删除了菌落总数指标，具体的理化指标如下：

1.界限指标

必须有一项或一项以上指标符合表2-43的规定。

2.限量指标

各项限量指标均必须符合表2-44的规定。

3.污染物指标

各项污染物指标必须符合表2-45的规定。

4.微生物指标

各项微生物指标均必须符合表2-46的规定。

天然地下水流经人为的矿石层或通过加入食用级的元素化合物，使其达到天然矿泉水饮用标准的，称为人工矿化水或人工矿泉水。

（六）离子水

通过前置过滤器净化后的自来水，再通过输入直流电的电解槽，电解生成正、负两种离子水。负离子水是阴极流出来的碱性离子水，亦称饮用离子水，由于该种水分子团比一般水小，渗透力强，含氧量高，溶解能力比自来水高出一倍，更容易被细胞、组织、器官吸收，利于人体健康。正离子水是阳极流出的酸性离子水，亦称美容（消炎）离子水，符合皮肤的酸碱度，用于洗脸，可收敛、美白皮肤，还可消炎防感染。电解水生成器价格比较昂贵，目前难于普及千家万户。

（七）其他种类水

加氯水：氯化消毒是沿用多年并普遍采用的自来水消毒技术，生活饮用水卫生标准GB 5749—2006规定执行余氯浓度，确保防御饮用水中微生物引起肠道传染病。近年许多氯化物消毒副产物具有潜在健康危害，已引起公众的关注。我国饮用水卫生标准GB 5749—2006增加了一氯胺、臭氧、二氧化氯消毒剂指标。

氟化水：某些地区的氟化物浓度相对高，特别地下水，可能产生对健康影响。氟化物主要对骨组织产生影响（骨骼和牙）。低浓度的氟化物可保护牙齿免患龋齿，特别是儿童。起到防止龋齿饮用水中氟化物的最低浓度为0.5mg/L，然而饮用水中氟化物浓度高于1.5mg/L时，易发生氟斑牙，甚至氟骨症。

海水：海水中有3.5%左右的盐，其中90%是氯化钠，另外还有氯化镁、硫酸钾、碳酸镁以及含钾、碘、溴等各种元素的其他盐类。所以海水又苦又涩，难以入口，人体一旦饮用海水，肾脏不能处理过量的钠和氯，将会对人体产生不良后果。

四、水的平衡

人体内的水分含量对维持体内的pH、渗透压、体温以及电解质的平衡具有重要意义。人体在正常情况下，每天经皮肤、呼吸道及尿和粪的形式排除一定量的水分，就应当补充相当数量的水，才能维持动态平衡，称为“水平衡”。

（一）水的摄入和来源

1.饮用水和其他饮料

在饮水量方面，各人常因自己的生活习惯而有很大差别。对于同一个人，又因气候条件，劳动强度及生理状况的不同而异。《中国居民膳食指南（2016）》推荐每人每日饮水1 500～1 700ml。

2.食物中的水

成人每日估计，从食物中摄取水800～1 000ml。

3.内生水

主要来源于蛋白质、脂肪和碳水化合物代谢时产生的水。每克蛋白质代谢产生0.42ml水，脂肪为1.07ml，碳水化合物为0.6ml。每人每日产生代谢水约为300ml。

（二）水的排出

1.尿液

体内水主要经肾脏以尿液的形式排出，尿量与人体摄入的水量及饮水方法等都密切相关，正常成人24小时尿量1.5～2.5L之间，超过2.5L为多尿，少于400ml为少尿，如果24小时尿量不足100ml，则称为无尿。少尿和无尿都是肾功能衰竭的重要表现。

2.皮肤蒸发

有两种形式：一种是不感蒸发，是指体内水分从皮肤表面不断渗出并被汽化的过程，因不被人所察觉，且与汗腺活动无关，故得此名。在环境温度低于30℃时，人体通过不感蒸发丢失的水分相当恒定，为12～15g/（h·m2），24小时蒸发600～800ml。在肌肉活动或发热时，不感蒸发可增加。婴幼儿不感蒸发的速率比成人大，因此在缺少时，婴幼儿更容易发生严重脱水。在临床上患者补液时，应注意补充不感蒸发丢失的这部分液体量；另一种形式是出汗，是指汗腺主动分泌汗液的活动。通过汗液蒸发有效地带走大量体热。

3.肺呼吸

呼吸时会带出一部分水分，浅快的呼吸丢失水分少，深而慢的呼吸所丧失的水分较多，正常人每日由呼吸丧失的水分200～400ml。

4.粪便

虽然人每日分泌入消化道的各种消化液量可达6～8L，每日还饮水1～2L，但这些水分几乎全部在回肠和结肠近端回收，每日粪便中排除的水仅约150ml（表2-47）。

体内水平衡受神经系统的口渴中枢、垂体后叶分泌的抗利尿激素及肾脏调节。当机体水摄入不足，血浆渗透压过高时，兴奋口渴中枢，激发饮水行为。从表2-47可以看出，消化道吸收的水是人体体液的重要来源，而通过消化道仅排除少量水分。肾脏则是水分排出的主要器官，通过肾小球滤过、肾小管和集合管的重吸收和排泄生成尿液，排出体外。垂体分泌的抗利尿激素在调节肾脏水重吸收中所起的作用最重要。血浆渗透压升高和血容量减少，抗利尿激素释放增加，肾脏集合管管腔膜对水通透性增加，水的重吸收增加，尿液浓缩，尿量减少。水摄入不足，或丢失超出机体调节，可引起一系列急性或慢性健康问题，其严重程度取决于脱水的程度。脱水急性症状包括头痛、疲劳、体能下降、注意力不集中、运动性气喘、中暑甚至休克危及生命。长期轻微脱水可能导致疲劳、便秘及增加尿结石、尿路感染、静脉血栓等疾病，由于口渴并不是轻微脱水的最初征兆，所以这类脱水很容易被忽视。正常人极少出现水中毒。但在短时间大量饮低渗液，超过肾脏的排泄能力时，过剩的水分使细胞肿胀，可发生水中毒。脑组织水肿、颅内压增高而引起头痛、恶心、呕吐、记忆减退，甚至昏迷、惊厥等，甚至引起死亡。

（三）水的需要量

水需要量与个人紧密相关，取决于一系列内在和外在因素，包括年龄、体重、性别、环境温度及劳动强度等。不同人需要的水分不一样（波动范围1～5L/d），同一人在不同时期对水分的需要量也不一样。每个人都需要不断寻找自己的最佳水分摄入量。正常情况下，每公斤体重计算，婴幼儿和儿童每日需要量比成人需要更多的水。《中国居民膳食指南（2016）》推荐成人每日水的摄入量是1 500～1 700ml。

（徐旭军）