生活中的化学
生活中的化学
——饮水与健康
【摘要】 化学与人们的生活息息相关。它涉及了衣食住行等各方面,对我们生活作出了极大的贡献。虽然它也带来了不好的一面,但对我们有利的方面也很多,可以说我们现在的生活已经离不开它了。我对生活中的化学与饮食比较感兴趣,下面主要是关于其中的一方面饮水与化学,饮水与健康。
【关键词】 生活 化学 饮水 健康
水是生命物质的溶剂,也是生命的营养物质,人体需要水,但是饮水有讲究,先要了解水才能好好利用水,以下是关于饮水与健康的几个方面。
一、水的硬度、PH 与健康
(一)水的硬度与健康
水是人类赖以生存的重要条件也是组成人体的重要成分和营养物质。什么是水的硬度? 蒸馏水是不含杂质的纯净水,而我们日常饮用的水,则含有多种多样的化学物质。例如各种矿物盐之类。水的硬度就是指溶解在水中盐类的含量而言的。水中钙盐和镁盐合量多,则水的硬度大;反之,则硬度小。水的硬度大小用“度”来表示。1升水中钙和镁离子的总含量相当于10毫克氯化钙时,称为一度。通常根据硬度大小把水分成硬水和软水。4度以下的水称为极软水,4~8度的水称为软水,8~16度的水称为中等硬度水,6~30度的水称为硬水,30度以上的水称为极硬水。 硬度又分暂时硬度和永久硬度。由于水中含有重碳酸钙和重碳酸镁而形成的硬度,经煮沸后可把硬度除掉,这种硬度叫暂时性硬度,又叫碳酸盐硬度;水中含有硫酸钙和硫酸镁等盐类而形成的硬度,经煮沸后不能除去硬度,这种硬度叫永久性硬度,又称硫酸盐硬度。在制定饮用水硬度卫生标准时,暂时性硬度与永久性硬度合称为总硬度。 过硬水对人的危害:水的硬度过大,对人体健康与日常生活以及工业生产用水是有一定影响的。
美国安全饮水委员会在七十年代初编写的《饮水与健康》报告,曾对水的硬度与健康作过如下论述:大量的科学资料证明,饮水中某些无机或矿物成分与发病率和死亡率的增高有关。按一般规定这些成分不属于“污染物”,而是常常与饮水的“硬度”水平有联系,并且天然存在于水中,或者从水处理厂与配水系统中溶出。硬度主要是由于钙离子和镁离子的存在,并以碳酸钙(CaCO 3)当量表示。一般认为,CaCO 3少于75毫克/升的水是软水,超过75毫克/升者是硬水。大量的文献表明,许多慢性病的发病率尤其是心血管疾病(心脏病、高血压和中风)与各种水特有的硬度有关。大多数此类报告表明,心血管疾病的发病率与硬度呈逆相关。小数报告也证实,水的硬度与几种非心血管疾病死亡的危险性之间,同样也呈逆相关。关于水因素为何会影响健康,据报告有几种假设,其中最主要的有:硬水中存在的某些元素的保护性作用,或软水中经常存在的某些金属的有害作用。 据推测保护剂包括钙、镁、钒、锂、铬和锰。怀疑的有害剂包括金属镉、铅、铜和锌。由于软水相对地具有腐蚀性,这些有害剂在饮水中的浓度有增高的趋势。 根据文献评论,显然对于“水因素”危险性的大小甚至是否存在,特定因果因素的一致性,作用的模式,以及具体的病理影响,都有不同的看法。不过,占优势的报告都有一致的倾向,即水硬度与心血管疾病发病率之间具有统计学显著性逆相关。因此,一般的印象是,软水中的有害元素或硬水中的保护性元素,在心血管和可能的其它慢性疾病的发病机理中有因果影响。
有研究显示,水的硬度与心血管疾病的发病率及死亡率成负相关。据美国和加拿大的研究报道,饮用极软水的人群中心血管病死亡率比饮用硬水的人群高15%~20%,而英国的数据高达40%。
上述范围的联合作用,揣测或报道的病理学因素的缺乏一致性,与其它来源相比水中的元素含量极微,以及饮水是否真正起着因果动因媒介作用的研究结果的不一致性等等,在环境中都有明显的表现,即表现出某些尚未解释清楚的不真实的联系。尽管有这些疑问,但大量证据促使人们不得不去探讨“水的真相”,特别是考虑到有可能防止心血管疾病死亡。既往水硬度与心血管疾病发病率之间具有统计学显著性逆相关的报导,曾使人们心存顾虑,但几十年过去,新的大量研究未证明水的硬度与心血管疾病死亡的危险性存在相关性。
(二)水的PH 与健康
pH 是水化学中最重要、最经常的检验项目之一,是评价水质的一个重要参数。在25℃、pH 值等于7时,溶液为中性,即氢离子和氢氧根离子的活度相等,相应各自的近似浓度为10-7mol/L。pH 值的大小反映了水的酸性和碱性,但并不能直接表明水样的具体酸度和碱度。pH 值小于7表示溶液呈酸性,pH 大于7表示溶液呈碱性。但水的中性点随温度而变,在0℃时是pH7.5,而在60℃时是pH6.5。pH 是水处理操作上最重要的水质参数之一。在水处理的所有阶段都必须谨慎控制pH ,以保证可靠的水处理净水和消毒效果。市政供水一般对进入配水系统的水pH 加以控制,主要是减轻pH 过低对供水管道产生腐蚀。pH 通常对人体健康没有直接影响,水的pH 值在6.5~9.5的范围内并不影响人的生活饮用和健康,世界卫生组织也没有提出pH 的基于健康的准则值,美(2004)水质标准也无要求。
人机体每天都不断地摄入酸性和(或)碱性物质,代谢过程中也不断地产生酸性和(或)碱性物质,在一系列调节机制作用下,可使体液的pH 保持在稳定状态,即细胞内pH6.9,血浆pH7.35~7.45,体液pH7.04。维持及调节机体酸碱平衡的因素主要有:缓冲系统调节、肺调节、肾脏调节和离子交换等四组。其中体液体系缓冲系统最敏感,几乎是即刻的,它包括碳酸氢盐系统、磷酸盐系统、血红蛋白及血浆蛋白系统,尤以碳酸氢盐系统最重要。一般说来,饮用水理想的pH 应为弱碱性,它较接近人体液的pH 。但由于人体对pH 的强大调节,水的pH 在一定范围内通常对人体健康没有直接影响。含偏硅酸的矿泉水,是没有争议公认的优质饮用水,其pH 就常在5以下,国家饮用天然矿泉标准也没有pH 项目的要求。欧盟饮用水水质指令(98/83/EC)要求pH6.5-9.5,若为瓶装或桶装的静止水,因其天然富含或人工充入二氧化碳,最小值可降至4.5pH 单位,或最小值可降至更低。
水pH 是否对人体健康造成不良影响,主要看影响pH 的原因。如来源于工业污染,水一般还会含有其他污染物,那肯定有影响。如原于良好水源区的地质条件或原水特性,天然富含或人工充入二氧化碳,一般不会有不良影响。
二、开水与健康
把水烧开的目的是为了杀死凉水中所残留的细菌, 但若长时间让水处于沸腾状态, 则所得到的开水反而会给人体健康产生危害。这是由于随着水份的不断蒸发,溶于水中的矿物质和重金属子浓度会逐渐地浓缩, 特别是水中硝酸根离子会逐步地被还原成亚硝酸根,最后在人体内合成为强致癌物亚硝胺。所以, 通常水烧开后持续3~5分钟即可。
(一)凉开水与健康
将开水自然冷却到室温后便成为凉开水。凉开水中的氯含量比煮沸前减少一半多,而其中的微量元素的量基本不变, 且水的表面张力、密度、粘度和导电率等理化性质指标,与人体内活细胞中的生理水非常接近。所以,饮用凉开水对人体健康很有益
1. 凉开水功效之一:复活神水
由于凉开水具有上述的一些特点, 因而它更容易透过细胞膜,促进人体新陈代谢,增加血液中血红蛋白的含量,提高内脏器官脱酶的活性,有效地降低积累在肌肉中的“疲劳素”-乳酸。所以国外有的专家称之为“复活神水”。
2. 凉开水功效之二:止咳祛痰
凉开水的止咳祛痰作用体现在三个方面:一是对咽喉的湿润,有利于局部炎症的治愈, 解除局部痒痒之感, 阻断咳嗽反射; 二是通过对咳嗽、发热病人因脱水而造成的粘稠分泌物的稀释, 使其能易于咳出,并减缓病变部位的症状。三是多饮用凉开水,在解除脱水症状的同时,可改善血液循环,使机体代谢所产生的废物或毒素,迅速从尿液排出体外,从而可适当减轻毒物积留对呼吸道产生的刺激作用。
3. 凉开水功效之三:清除毒素
清晨起来先喝一杯凉开水或温开水, 有利于沉积了一晚上的毒素尽快随尿液和粪便排出体外。因为空腹喝下去的水, 很快便进入小肠,再被血液吸收, 一小时左右就可以补充给全身的细胞组织。
(二)白开水最健康
哈尔滨工业大学市政与环境工程学院院长崔福义接受采访时称,眼下的饮料种类繁多,有功能性饮料、矿泉水、纯净水、弱碱性水,但并不是任何人群都可以喝这些饮用水。
崔教授表示,矿泉水含有一定量的矿物盐、微量元素等,少饮可起到补充矿物质的作用,但长期大量饮用,矿物质元素将沉淀在体内,不利于体内循环。婴儿和心脏病人的身体,则不具备吸收矿物质的条件,不能喝矿泉水。
崔福义称白开水最健康,因为白开水在煮沸过程中,病菌被消灭掉了,里边的钾、钠、钙、铁、锌等元素都还存在。不过,白开水煮沸不要超过3分钟,煮沸的时间过长,水里的亚硝酸盐成分会增多。由亚硝酸盐引起食物中毒的几率较高,人体长期摄入亚硝酸盐,甚至会导致食道癌和胃癌。
三、饮水量与健康
水是生命物质溶剂,也是生命的营养物质,正常人每天需要2500毫升水。人体的三分之二(约60%~70%)是由水组成的。在机体内,水一部分与蛋白粘多糖等生物分子结合存在,在塑造细胞、组织方面起重要作用;另一部分非结合状态的水,主要作为细胞内外重要溶剂而起作用。
尽管水对人体的健康影响很大, 但饮水也要适量。喝水不足,会引起身体脂肪过多,肌肉发育不足并缺乏弹性,器官功能降低,体内毒物增多,关节和肌肉出现疼痛;若饮水过量,往往会造成体内渗透压平衡紊乱,导致水中毒。成年人体内含水量约占体重的65%,每人每天大约需要2~3升水。
既然水如此重要,是否饮水越多越好呢?传统观点认为,大量饮水可稀释尿中存在的任何致癌物质,可增加水的流动性,能及时把体内代谢产物排除干净,从而防止结石等多种疾病。而现代观点则认为,过量饮水会对身体有危害。如美国纽约州立大学医学工作者的一项研究表明,每天饮用水过多者会增加膀胱癌的危险性。另一医学专家通过研究发现,饮水过多会冲淡血液,使全身细胞的氧交换受到影响。特别是脑细胞一旦缺氧,人就会变得迟钝。可见不是饮水越多越好。
饮水过多,会增加有关器官负担,可能引起不良后果,还有水质不佳,更对机体有危害。据世界卫生组织调查,世界上80%的疾病与水或水源污染有关。例如, 洪水灾难时,人们往往容易患腹泻病。原因是喝了被霍乱孤菌等物质污染的水。铅厂周围居民为什么易腹痛,原因也是喝了破铅污染的水而发生铅中毒。故人们的生活用水,必须是不含致病菌和有毒物质的清洁水。
但也必须指出,喝上清洁水,也并非就可高枕无忧,比如经常喝未烧开的自来水,可加大膀耽癌和直肠癌的发病率。这是因为氯与水中残留的有机物相互作用产生二羟基化合物—一种有毒的致癌化合物。又如经常喝硬水者可增加结石的患病率,这也是因为硬水中含有较多钙、镁离子,它们能转化成难溶性的盐沉积于肾,可引起肾结石。
看来,喝水也有它的科学性,怎样健康饮水?首先水应是无臭、无味而又透明的液体,水中含的细菌数应不超过国际标准。水中应含有多种营养物质,如矿泉水就含有多种人体需要的常量元素和微量元素等。
其次喝水喝茶都不可过量,所谓饮水不可过量,这只是指一般情况而言,并非不能多量,有时如人体发 热、腹泻、呕吐、多尿或昏迷以及炎热出汗时,都会失去大量水分,这就要补充水量;早晨人的血液凝固度比晚上大20倍,早晨锻炼者应多喝水,这样能把血液中可能产生的活化因子加以稀释,并经血液的冲刷作用又可把局部的凝血物冲散。同时也能补充运动和夜晚丢失的水分;还有,吃大量肉或鸡蛋的人,也必须多喝水,因为肉含脂肪多,脂
肪的代谢给人体提供的能量也多,会产生酸和丙酮,血液中这两种物质多了,人就会患酮病;鸡蛋含蛋白质高,它的消化产物为尿素等,将逐渐聚集在血液中,引起尿毒症。故多喝水可增加尿量,以消除血中的毒性物质。故虽饮水不可过量,但并不排除特定情况下某些人可多量饮水。
生理功能不同,饮水方式也不同。老年人结肠直肠肌肉易于萎缩,排便能力较差,加上肠道中粘液分泌减少,所以大便容易秘结。因此老年人应多饮水,但老年人心肾处于衰竭期,多饮水必会加重心肾负担,因此,老年人饮水又要适量,一般饮水量控制在每日2升左右。初生婴儿水分量虽占全身60% ,但2岁以下婴儿各系统还处在发育中,如果只考虑婴儿需要水分的比例大,不考虑他们的生理功能,就大量补给水分,这实际上只会造成大量果汁或水分填满他们小小的胃,使他们不想吃或不能再吃那些含有他们身体所需要的营养物和卡路里食物,导致营养不良,影响发育,更有甚者,如果对婴儿短期内过量给水,由于排泄系统发育不完全,一时排出困难,则势必血液与间质液被稀释,渗透压降低,致使水会自由渗人细胞内,使细胞增胀,发生水中毒,故对婴儿宜多次少量给水。生理功能不同,饮水方式也不尽相同。
不同的生理需要,应饮用不同性质的水。如运动员喝保健饮料,稍加点盐和糖料。又如高血压病人,一般应少盐少水,老年人和小孩最好是饮用温开水,温开水对人刺激小而且有利于酶的活性。这就是基于生理需要不同,饮用水性质也不同。吃饭时该不该喝水,一般认为饮水可冲淡消化液,不利于消化,其实水是营养素良好的溶剂,可使体内大分子、蛋白、脂肪等生化反应在溶液中或界面上顺利进行,也有利于消化酶的活性。放吃饭时适当补充水,即多增加些汤羹食品不是有害而是有利于消化的。
总之,水虽然是生命物质,但我们饮用时要注意科学用水,卫生饮水。所以我们要充分的了解水,使它为我们利用。而且水饮多饮少,这要视情况而定,不可一概而论。就水与化学就有那么多的联系,可见化学在生活中的应用是如此的广泛。我们只有科学运用化学,它才能更好的为我们人类所用。