Science：颠覆每天8杯水建议，揭开人类全生命周期需水量规律

华语天空

撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
水是生命之源，也是生存所必需的，对于包括人类在内的大多数陆生生物而言，需要日常饮水来防止出现脱水问题。
总体水（Total body water，TBW），即身体中所含水分的总量，由体内稳态控制，并且每天都受到口渴和饥饿驱动的严格调控，通过摄入水和食物来弥补身体的水分流失。身体中的水分以尿液、皮肤蒸发、汗液、呼吸水蒸气以及粪便等方式不断流失。为了维持体内水分平衡，这些流失的水分必须与从液体（饮用水及其他饮料）和食物中摄取的水分、呼吸吸入的水蒸气、皮肤吸收的水分以及有氧呼吸和代谢过程中产生的水相匹配。我们身体每天所使用的水（包括摄入的水分和流失的水分）称为水周转量（WaterTurnover，WT），它在很大程度上反映了我们的我们每天对水的摄入需求。
在不摄入水分的情况下，人类大约只能存活3天时间，而在剧烈运动情况下，或处于炎热潮湿的环境中，人体脱水的风险会大大增加。饮水不足是导致中暑、泌尿和肾脏疾病以及心血管衰竭的危险因素。那么，我们一天之中究竟需要摄入多少水分呢？流传甚广的每天八杯水（约2升）的说法是否科学呢？
2022年11月，中国科学院深圳先进技术研究院医药所能量代谢与生殖研究中心首席科学家、深圳理工大学（筹）药学院讲席教授John Roger Speakman（约翰·罗杰·斯彼克曼）团队联合来自京都先端科学大学、罗汉普顿大学、筑波大学、杜克大学等研究机构的近100个国际团队，在Science 期刊发表了题为：Variation in human water turnover associated with environmental and lifestyle factors 的研究论文。
该研究在环境因素、生活方式和人体测量因素等大数据集指导下提出了人类每天水周转量预测公式。清楚地表明了每天8杯水（约2升）的建议并没有客观证据支持。
在全球人口增加和气候变化的大环境下，这项研究提供的水周转量（WT）数据可以帮助制定饮用水和富水食品管理的战略。

该研究使用了同位素示踪法（氚）对来自23个国家的来自不同环境和生活条件的5604名年龄在8天-96岁之间的人（3729名女性，1875名男性）进行研究。对他们在自由生活条件下的总体水（TBW）和水周转量（WT）进行了客观、准确、可靠、精确的测量。

人体水分的摄入和流失

氢同位素（氘）的稀释和消除提供了TBW和WT的客观衡量
该研究显示，20-30岁的男性和20-60岁的女性的水周转量（WT）最高（下图A），20-60岁的成年人总体水（TBW）最高（下图B）。水周转量（WT）在总体水（TBW）中的占比随年龄增长而下降，新生儿比例最高，达到了28.3±7.2%，在18-40岁成年人中，随年龄增长下降至9.9±3.0%（下图C）。
总体水（TBW）在体重中的占比也随着年龄的增长而下降，从出生到6个月时的比例60.0±6.4%，下降到60岁时的50.4±5.3%（男性）和42.0±4.8%（女性）（下图D）。成人的性别差异以及与年龄和总体水（TBW）的关系很大程度上反映了体脂百分比的变化，因为体脂所含的水分比肌肉和其他组织/器官要少。

年龄与身体总水量（TBW）和水周转量（WT）的关系
这些研究结果表明，年龄、体型和身体组成成分（脂肪含量）与水周转量显著相关，身体活动水平、是否为运动员、怀孕、社会经济地位和环境特征（纬度、海拔、气温和湿度）也是如此。此外，生活在低人类发展指数（HDI）国家的人比生活在高人类发展指数国家的人拥有更高的水周转量。

水周转量（WT）与非脂肪重量（FFM）、体脂（Body Fat）、总能量消耗（TEE）、身体活动水平（PAL）、温度和所处纬度的关系
在这些广泛数据集的基础上，研究团队提出了与人体计量学、经济和环境因素相关的全球首个人体每天水周转量预测公式——

公式1
这一计算公式包含了身体活动水平（PAL）、体重、性别、空气相对湿度（humidity）、运动员状态（athlete status）、人类发展指数（HDI）、海拔高度（altitude）、年龄、温度这些人体测量学、生活方式和环境因素。
在上述公式中，性别为男性时数值为1，女性则为0；非运动员数值为0，运动员为数值1；在高人类发展指数国家的数值为0，在中等人类发展指数国家的数值为1，在低人类发展指数国家的数值为2。
这一计算公式中使用性别和体重代替了非脂肪重量（FFM）这一指标，因为FFM在日常生活中不易测量，如果可以测量FFM，则上述公式1可以被公式2代替。

公式2
从上数公式来看，身体活动水平（PAL）增加1.0会导致水周转量（WT）增加约1000毫升，体重每增加50公斤，WT增加约700毫升，相对湿度增加50%，WT增加约300毫升，海拔每增加1000米，WT增加约500毫升。同等体重的男性比女性WT多出约400毫升，这是因为男性通常有更大的非脂肪重量（FFM）和更低的体脂率。
在控制其他测量变量后，生活在低人类发展指数国家的人比生活在高人类发展指数国家的人的水周转量（WT）多出约200毫升。在其他条件相同的情况下，运动员的比非运动员的水周转量（WT）多约1000毫升。
水周转量（WT）与气温之间呈U型关系，在30℃时的水周转量（WT）比0-10℃之间时多出1000毫升，比零下10℃时多出400毫升。
水周转量（WT）与年龄之间呈曲线关系，水周转量（WT）在20-40岁之间达到峰值，在50岁以后下降，80岁时的水周转量（WT）比30岁时减少约700毫升。
根据上述计算公式，一名体重70公斤的20岁男性非运动员，身体活动水平（PAL）为1.75，生活在海拔0米的高人类发展指数国家，平均气温为10℃，空气相对湿度为50%，那么预测他的水周转量（WT）为3.2升/天。一名同等情况下的体重60公斤的20岁女性非运动员，预测她的水周转量（WT）为2.7升/天。
相比之下，一名体重70公斤的20岁男性运动员，身体活动水平（PAL）为2.5，生活在海拔2000米的高人类发展指数国家，平均气温30°C，空气相对湿度90%，那么预测他的水周转量（WT）7.3升/天。一名同等情况下的体重60公斤的20岁的女性运动员，预测她的水周转量（WT）6.8升/天。
研究团队提醒道，这项研究中的水周转量（WT）并不等于每天要从饮食中摄入的水量，因为人体从代谢中吸收的水分占水周转量（WT）的10%左右，通过呼吸吸入的水分和经皮肤吸收的水分各占2-3%。因此，我们需要从饮食中摄取的水分占水周转量（WT）的85%。
然而，我们日常生活中摄入的水分，既包括直接饮用水，也包括食物中的水分，那么食物中的水分具体占比是多少呢？这个比例实际上到现在也不十分清楚，此前有点差研究显示，一个人每天摄入的水分中有20%-50%来自食物，但这些调查并不准确，迄今也没有研究充分解决这个问题。
尽管如此，这项研究清楚地表明，每天8杯水（约2升）的建议并没有客观证据支持，因此也不适合作为饮用水指南。
论文共同第一作者张雪映表示，这项研究的一个主要发现是，每天8杯水（约2升）的推荐量对大多数人来说可能是太高了。
例如，前文提到的一名体重70公斤的20岁男性非运动员，身体活动水平（PAL）为1.75，生活在海拔0米的高人类发展指数国家，平均气温为10℃，空气相对湿度为50%，那么预测他的水周转量（WT）为3.2升/天，这对应了他需要摄入的水分是2.7升，而食物来源占据约一半，这意味着他一天需要喝水1.3-1.4升。而对于同等情况下的女性来说，这一数字还要更低一些。
最后，研究团队表示，这项研究在环境因素、生活方式和人体测量因素等大数据集指导下提出了人类水周转量（WT）的预测公式。由于目前全世界面临着人口爆炸式增长和气候变化，这将影响人类饮用水，以及灌溉、冷却和制造等非消费用途的水的可用性。全世界有近三分之一的人口（22亿人）缺乏安全饮用水，在全球人口增加和气候变化的大环境下，这项研究提供的水周转量（WT）可以帮助制定饮用水和富水食品管理的战略。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm8668
题图为论文论文通讯作者Speakman（左）与论文共同第一作者张雪映（右）

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