Frantisek Kozisek
捷克国家公共卫生研究所
翻译：一棵桉树 校译：曹琳
本文为WHO《饮用水中的营养》第十二章。此次翻译为《最后一滴水》的公益翻译，旨在通过整合和本地化全球水健康研究成果，帮助人们认识水，懂水，喝对水。
1.简介
不同地质环境下的水，成分各有不同。地下水和地表水中不存在化学意义上的纯水，水中一般都含有少量的气体，矿物质和天然有机物。水中含有数百mg/L（毫克/升）的溶解性总固体往往被认为是水质好的一种表现。19世纪以来，伴随着流行病学，微生物学和化学的发展，大量水生病原体被确认。水中含有有害物质的发现是建立饮水质量指引和法规的转折点。为了保障饮水安全，全球范围内的许多国家开始设定水中无机物、有机物和微生物的限值。但，尚未涉及纯水的潜在影响，主要是因为自然界中不存在纯水，仅有的纯水可能是来自雨水或自然形成的冰。在已经制定了饮用水规范的工业化城市，雨水或冰块没有作为社会水源供应，但不排除，在一些地区，某些个人把它们作为日常饮用水来源。此外，天然水中也存在矿化度极低或二价离子含量少的天然软水，还有一些情况就是硬水被人为软化了。
人们对水中矿物质和有益元素重要性的认识要追溯到数千年以前，古印度吠陀经中就有记载。在《梨俱吠陀》诗篇中，优质饮用水被描述为：“Sheetham(冰凉),Sushihi(清洁),Sivam(应该有营养价值,必需的矿物质和微量元素),Istham(透明),Vimalam lahu Shadgunam(其酸碱平衡应该在正常的范围内)”。虽然在饮水指引和法规中，水中有益物质并没有得到足够的重视，但，在过去几十年，人们对水的生物价值的认识发生了质的飞跃。
人工制造的纯净水，包括最初的蒸馏水，到后来的去离子水和反渗透过滤的纯水，被广泛应用于工业、技术行业和实验室。1960年代，一些海边城市和岛屿人口快速增长，当地有限的水资源无法满足人们日渐提高的生活标准，工业发展和旅游产业的需求，纯水提炼技术开始广泛应用于饮用水处理设备。由于当地水资源主要是高矿化度的咸水和海水，纯净水技术的发展成为必然趋势。同时，也考虑了远洋船只和宇宙飞船的水供应。最初，这些水处理技术并没有在除此以外的其他地方应用，因为技术严格而且昂贵。
本章节中，纯净水是指通过蒸馏、去离子、膜过滤（反渗透或纳滤）、电解析或其他技术几乎或完全去除了溶解性总固体的水。纯净水中可能存在的溶解性总固体（TDS）成分不同，但总量几乎都低至1mg/L。导电率一般小于2mS/m（毫西门子/米），甚至更低（< 0.1 mS/m）。尽管纯水提炼技术起源于上世纪六十年代初，但那时并没有得到广泛引用。前苏联中亚地区一些国家在生产公共饮用水中引进了脱盐水技术，这些国家已经专注于纯净水领域的公共卫生研究了。结论从一开始就是显而易见的，那就是脱盐水或纯净水（后期如果没有通过矿化处理）不完全适合饮用。主要有三个原因：
（1）未经处理的纯净水具有高侵蚀性，几乎不可能通过管道输送或储罐。高侵蚀性水会腐蚀管道，并把管道和配材中的重金属和其他物质释放到水中。
（2）蒸馏水口感极差。
（3）可信的证据表明，水中的物质对人体健康有有益影响也有负面影响。例如，人为氟化水的经验显示其可降低牙龋齿的发病率；一些1960年代的流行病学研究报告显示饮用硬水地区，人们的心血管疾病发病率和死亡率更低。
因此，研究人员集中关注两个问题：1.）纯净水对健康的负面影响有哪些？2.）从技术和健康两方面考虑，水中相关物质（例如矿物质）的最小值和理想值或最大值分别是多少？传统的水质管理方式首先是限制水中有毒物质，避免过量有毒物质引起健康风险，现在也要考虑由于某些元素的缺失带来的健康风险。
在一次饮用水水质准则工作会议上，世界卫生组织（WHO）审议了关于设定脱盐水中矿物质界限值的议题，集中讨论了去处水中天然物质对健康的可能性风险。
在1970年末，WHO委托进行了一项研究，目的在于为设定纯水饮用准则提供背景信息。这项研究由当时的A.N.Sysin 公共卫生研究院和前苏联医学科学院的一组研究人员在Sidorenko教授和Rakhmanin博士的指导下进行。1980年，研究报告作为内部工作文档发表，得出的结论是：“纯净水不仅具有令人不满的感官特性，而且对动物和人的有机体有明确的不利影响。” 该研究团队在综合考虑了健康、感官和其他影响后，提出建议：纯净水中应包含 1.）最低限值：总溶解盐(100mg/L)，碳酸氢盐离子(30mg/L)，钙(30mg/L)；2.）最佳水平：溶解性总固体（ 含有氯和硫酸盐的水250-500mg/L和含重碳酸氢根的水250-500mg/L）；3.）最高限值：碱度（6.5 meq/l），钠（200 mg/L），硼(0.5 mg / L)，溴(0.01 mg / L)。本章节中将针对这些建议进行更详细的讨论。
在过去三十年中，脱盐技术已经成为饮用水供应领域经广泛实践的技术。全球范围内超过11000个脱盐水加工厂，每天可以生产超过60亿加仑的脱盐水（Cotruvo，本书）。在中东和西亚的一些地区，超过一半的饮用水是通过这种方式生产供应。脱盐水通常会通过添加碳酸钙或石灰石进行深度加工，或者与含更多矿物质的水进行混合，从而改善口感和减少纯水对供水管网管材的腐蚀。但是，不同脱盐水组成成分差别很大，特别是水中含有最少量TDS的时候。大量的脱盐水工厂在发展过程中没有遵循饮用水指引规范，没有考虑成品水中矿物质的最低含量。
长期饮用纯净水对健康具有潜在负面影响，这一问题涉及到长期缺乏淡水的地区，广泛使用家庭水处理系统的地区和饮用瓶装水的地区。一些天然矿泉水TDS总量低于50mg/L，尤其是冰川矿泉水；一些地区甚至供应瓶装蒸馏水作为饮用水。还有一些品牌的瓶装水则通过往纯净水里添加矿物质改善口感（矿物质水）。人们喝这些类型的水可能就无法吸收本应从矿化度更高的水中吸收的矿物质。因此，饮用纯净水的风险不仅是社会层面的问题，也是个人和家庭层面的问题。
2.饮用纯净水或低矿物质水的健康风险
对饮用纯净水的影响的认识主要源于实验和观察数据。研究者已经开展了动物实验和人类志愿者实验，观察数据来自脱盐水供应区的居民，饮用反渗透纯净水的个人，和饮用蒸馏水配制饮品的婴幼儿。以上研究的可用数据是有限的，因此，我们还参考了流行病学研究的成果，这些研究对比了低矿物质水（软水）和矿物质含量更高的饮用水对人们健康的影响。没有经过矿化处理的纯净水被认为是低矿物质水或软水的极端的案例，因为这些水仅含有小量的溶解性物质例如钙和镁，这两种物质是硬度的主要贡献者。
低矿物质水可能的负面影响一般就以下类别进行讨论：
1、对肠黏膜、代谢及矿物质平衡或其他身体机能有直接影响。
2、几乎或无法从低矿物质水中吸收钙、镁。
3、仅能吸收少量其他重要物质和微量元素。
4、引起食物中钙、镁和其他微量元素的损失。
5、可能摄入更多有毒重金属。
6、低矿物质水细菌污染风险。
01对肠黏膜、代谢及矿物质平衡或其他身体机能有直接影响。
蒸馏水和低矿物质水（TDS小于50mg/L）口感不好，消费者需要一定的适应时间。这种类型的水据悉也是更不容易解渴的。尽管这些考虑的都不是健康方面的影响，因为考虑人们饮用低矿物质水的适宜性，还是要提及的。糟糕的感官体验和难解渴的特性会影响人们的饮用量，也是促使人们寻找其他更为满意的水源的原因。
威廉姆斯报告说，蒸馏水进入肠道时引起的老鼠上皮细胞的异常变化，很可能是由渗透压冲击引起的。但是，舒曼等人在一项14天的老鼠实验中并没有得到同样的结论。组织学检查显示食道、胃和空肠没有任何迹象的糜烂、溃疡或炎症。WHO研究报告了动物的分泌功能（即，胃液分泌增加）和胃肌张力的变化，但是目前的数据并没有明确证明低矿物质水会对胃肠道黏膜造成直接的负面影响。
不过，充足的证据表明，长期饮用低矿物质水对身体的平衡机制有负面影响，会损害身体的矿物质和水代谢功能。尿量增加（即增加排尿）与人体组织液离子的排泄增加、负平衡、身体水位的改变以及人体内水分调控依赖性激素的功能性活动有关。持续一年的动物实验（主要试验对象是老鼠）不断证明饮用蒸馏水或溶解性总固体TDS ≤ 75 mg/L的水会导致：
1、饮水量增加，尿量增加，细胞外液量增加，血清钠（Na）、氯（Cl）离子等排泄增加，综合导致整体负平衡。
2、红细胞体积更低和红细胞压积变化（3）。尽管Rakhmanin等人没有发现蒸馏水致突变和对性腺的影响，但他们报告了下列症状：三碘和醛固酮分泌减少，皮质醇分泌增加，肾脏形态学改变包括更显著的肾小球萎缩，血管内皮细胞肿胀限制了血流。一年期的老鼠实验中也发现，蒸馏水喂养的母鼠胎儿骨骼骨化减少。显然，本应从水中摄入的矿物质通过饮食是无法弥补的，即使这些动物一直保持标准化饮食，食物的热量、营养和盐类组成都是完全满足生理需要的。
研究者在给WHO的报告中评估了人体实验结果，与动物实验结果一致，验证了低矿物质水（TDS）（e.g. < 100 mg/L ）影响人体水和矿物质平衡的基理。低矿物质水的显著影响：1.）增加泌尿（约20%，平均值），身体水容积和血清钠浓度；2.）降低血清钾浓度；3.）增加身体中钠离子、钾离子、氯离子、钙离子和镁离子的流失。低矿物质水一般被认为会作用于胃肠道的渗透压受体，钠离子进入肠腔流量增加，门静脉系统渗透压轻微降低，随后作为一种适应性反应，血钠释放增加。血浆渗透压变化导致人体水分的重新分配；总细胞外液量增加，红细胞和间质液中的水转移到血浆内和细胞内液和间质液之间。为了应对血浆容量的变化，血液中的压力感受器和容量感受器被激活，醛固酮释放减少，从而增加了钠的流失。
血管容量感受器兴奋导致ADH（抗利尿激素）释放减少，排尿增加。德国营养学会关于蒸馏水的影响也得到了相似的结论，并警告公众不要饮用蒸馏水。出版这个警告是回应德文版《水的惊人真相》，这本书的作者推荐饮用蒸馏水而不是“普通”的饮用水。学会在其立场文件中解释到：体液中含有特定浓度的电解质（例如，钾和钠），浓度由身体控制。钠使得水被肠道上皮细胞吸收。当摄入蒸馏水时，肠道必须先从身体储备中调出电解质，加入到水中。身体是不会排出“纯”水的，排出的体液中往往含有各种盐类，因此身体必须吸纳充足的电解质。摄入蒸馏水会稀释体内的电解质。区室间不充足的身体水分再分配则可能损害重要器官的功能。最初的症状包括疲劳，虚弱和头痛；更严重症状是肌肉痉挛和心脏受损。
不同国家的动物实验和临床观察提供了更多的证据。饮水中添加锌或镁的动物，其血清中两种元素的含量要远远高于饮食中含更多量但饮用低矿物质水的动物。基于实验结果和矿物质缺乏病人临床观察的结果（这些病人接受经蒸馏水稀释的均衡的静脉营养，他们的肠道吸收功能不需要纳入考量范畴），Robbins和Sly推测摄入低矿物质水是增加人体矿物质流失的原因。
定期饮用低矿物质水会引起上述症状的渐进演变，可能表现为长期隐性症状或随机症状。然而，高强度体力活动或一次性饮用几升低矿化度水后会发生严重的急性损伤，例如低血钠休克或昏迷。过量饮用低矿化度水或自来水都会引起“水中毒”（低血钠休克）。但，水中TDS浓度越低，中毒风险就会越高。过去曾报道过登山运动员的急性健康问题，这些登山运动员把融化的雪水作为饮用水，而雪水中并没有充分溶滤人体必需的微量元素。据报道，婴幼儿饮用蒸馏水和低矿物质水，发生了更为严重的情况，并伴随有脑水肿，抽搐和代谢性酸中毒等症状。
02几乎或无法从低矿物质水中吸收钙、镁。
钙和镁是人体必不可少的微量元素。钙是骨骼和牙齿的重要组成部分。此外，钙作用于神经兴奋（即降低神经兴奋），心肌系统的正常功能，心脏和肌肉收缩，细胞间信息传递和血液凝固。镁作为辅因子和催化剂参与300多种酶促反应，例如糖酵解，ATP代谢，通过膜输送钠、钾和钙，合成蛋白质和核酸，以及神经兴奋和肌肉收缩。
尽管饮用水不是我们摄入钙和镁的主要来源，但，从饮用水中充分摄入这两种元素的健康意义要远远大于它们在每日摄取总量中贡献的那部份营养价值。即使在发达国家，饮食中钙和镁的量本是不足的，更无法弥补饮用水中缺失的那部分钙，尤其是镁。
在过去的50年里，世界许多国家的流行病学研究报告称，与硬水和镁含量高的水相比，软水（即水中钙镁含量低）和水中镁含量低的水会提高心血管疾病（CVD）发病率和死亡率。流行病学证据的概述由近期评论文章提供，这本专著中的其它章节也进行了总结（Calderon and Craun, Monarca等人）。近期研究表明，摄入钙含量低的软水与儿童骨折高风险、神经组织退化疾病、早产、低出生体重和一些典型的癌症相关联。摄入镁含量低的水不仅会增加猝死的几率，也与运动神经元疾病、妊娠期疾病（称为先兆子痫）和某些癌症相关联。
前苏联舍普琴科市的研究获取了人们饮用TDS和钙含量低的脱盐水（即通过石灰石过滤的蒸馏水）所产生的钙代谢的具体变化信息。当地居民被发现碱性磷酸酶活性下降，血液中钙和磷浓度降低，骨组织脱钙升高。最显著的变化发生在妇女身上，尤其是孕妇，取决于其在舍普琴科市居住的时间长短。在持续一年的动物实验中，饮用水中钙的重要性也得到证实；实验里，老鼠获得充足的营养和盐分，分别饮用添加了400 mg/L溶解性固体的脱盐水和添加了5 mg/L, 25 mg/L和 50 mg/L钙的脱盐水。饮用水中添加5mg/L钙的老鼠，与水中添加两倍剂量钙的老鼠相比，出现了甲状腺及相关功能降低的症状。
绝大多数水中化学物质的影响需要经过长期暴露才会表现出来，但钙，尤其是镁，对心血管系统的影响在短期内就会显现出来。水中缺乏镁或者钙，仅仅几个月的时间就足够反映出它们的影响了。苏黎世和斯洛伐克居民就是典型的短期暴露案例：2000-2002年，这两个地区的居民开始使用反渗透（RO）过滤设备作为终端饮水的处理设备。之后的几个星期到几个月之间发生了大量急性镁（也可能是钙）缺乏症的通报。这些疾病包括心血管疾病、疲劳、虚弱或肌肉痉挛，与德国营养学会警告的症状几乎吻合。
03仅能吸收少量的其他重要物质和微量元素。
尽管饮用水（也有极少数例外）不是人们获取必需元素的主要来源，但出于一些原因，它的贡献是非常重要的。现在，许多人的饮食无法提供足够的矿物质和微量元素。在某一元素已经低到缺乏边缘线时，饮用水中就算仅有少量的该元素，也可以起到即时的保护作用。这是因为微量元素一般以游离状态存在水中，食物中的微量元素往往是与其它物质绑定在一起，因此跟食物中的元素相比更容易被人体吸收。
动物研究也说明了水中微量元素的重要意义。例如，Kondratyuk 的报告称不同微量元素的摄入会导致肌肉组织中微量元素至高6倍的变化。这些研究结果源自一项6个月的实验，在实验中，老鼠被随机分为4个组，分别喂养：a.)自来水，b.)低矿物质水，c.)在自来水中添加了碘、钴、铜、锰、钼、锌、氟的低矿物质水，d.)添加十倍量同样矿物质的低矿物质水。进一步发现了没有添加矿物质的纯水对血液形成过程有负面影响。喝纯净水的动物的比喝自来水的动物的红细胞平均血红蛋白含量低19％。与经过矿物质补充的水相比，血红蛋白的差异性甚至更大。
一项针对饮用不同矿化度饮用水的俄罗斯居民开展的生态设计流行病学研究表明，低矿物饮用水可能是以下多种疾病的风险要素：高血压、冠心病、胃十二指肠溃疡、慢性胃炎、甲状腺肿、妊娠并发症，新生儿和婴儿并发症包括黄疸、贫血、骨折和生长障碍。但是，这些研究没有表明是否是水中钙镁含量低还是其他某个重要元素的含量低，亦或其它什么因素，导致了上述影响。
Lute在俄罗斯乌斯季伊利姆地区进行了一项大样本的流行病学研究。这项研究在两个地区的7658个成人，562个儿童，1582个孕妇和她们的新生儿中开展，研究主要集中在发病率和体格发育两方面。其中一个地区供应低矿物质水（平均值：TDS134 mg/L，钙18.7mg/L,镁4.9mg/L，碳酸氢盐86.4mg/L），另一个地区供应矿物质含量更高的水（平均值TDS385mg/L，钙29.5mg/L,镁8.3mg/L，碳酸氢盐243.7mg/L)。另外，测定了水里硫酸盐、氯、钠、钾、铜、锌、锰、钼的含量。这两个地区的居民饮食习惯，空气环境，社会环境和居住时间方面都没有差别。研究表明，饮用低矿物质水的地区，甲状腺肿、高血压、缺血性心脏病、胃及十二指肠溃疡、慢性胃炎、胆囊炎、肾炎等疾病病发率更高。住在这个区域的儿童生长发育更慢，生长发育异常更多，孕妇遭受更频繁的水肿和贫血。新生儿发病率更高。当饮用水中钙含量水平为30-90mg/L，镁含量 水平为17-35mg/L，溶解性总固体（TDS）总量400mg/L（含碳酸氢盐的水），疾病发病率最低。作者认为，这样的水可以被认为是生理上最佳的饮用水。
04引起食物中钙、镁和其他微量元素的损失。
当用于烹饪时，软水会导致食物（蔬菜，肉类，谷物 ）中的重要元素的损失。钙镁损失最高达60%，其它微量元素甚至更多（例，铜66%，锰70%，钴86%）。相反的，当使用硬水烹饪时，食物中元素的流失要低得多，甚至有报道称烹饪后钙离子含量比原先更高。
由于大部分的营养是通过食物获取的，因此使用低矿物质水烹饪或加工食品所造成的总矿物质摄入不足的影响，要比单纯饮用这些水的影响严重的多。目前许多人的饮食通常不能提供足量的必需元素，因此，在加工或烹饪食物过程中任何一个导致基本要素和营养物质损失的因素都是不利的。
05可能摄入更多有毒重金属。
低矿物质水提升有毒金属风险的两种可能方式：1.）与水接触的材料中浸出更多金属，增加了水中金属含量。2.）钙离子和镁离子含量低的水防护（抗毒）能力更弱。
低矿化度水是不稳定的，因此对其接触的材料有高侵蚀性。这样的水更容易从管道、涂料、储存罐、容器、软管管路和配件中溶滤金属和有机物，且不能将有毒物质形成不易吸收的络合物来降低有毒物质的负面影响。
1993-1994，美国爆发了八次饮用水化学品中毒事件，其中三起是婴幼儿铅中毒案例，血铅含量分别达到15 μg/dL, 37 μg/dL和 42 μg/dL。血铅监测水平是10μg/dL。三个案例中，铅都是从饮用水储罐的铜配件和铅焊接接缝中浸出。这三套供水系统供应低矿物质水，加强了铅的浸出。对血铅浓度最高的两个婴儿厨房龙头饮用水进行初次采样，水中铅含量达到495ug/L-1050ug/L，血铅浓度水平第三位的婴儿厨房水样中铅含量为66 μg/L。
水和食物中的钙和镁（程度较小一些）具备抗毒活性。这两种元素可以阻止小肠吸收铅和镉这样的有毒元素进入血液，一般通过直接反应生成不能被吸收的化合物的方式或通过竞争结合位点的方式来实现。虽然这种保护作用是有限的，但不能被忽视。饮用低矿物质水的居民暴露于有毒物质受到负面影响的风险要远远高于摄入平均矿化度和硬度饮用水的居民。
06低矿物质水细菌污染风险。
所有的水在没有消毒剂残留的情况下都易于被细菌污染，包括水源水，也是处理后的管道水中微生物再生长的必然结果。脱盐水中也会发生微生物再生长。管道中细菌在生长主要是由于更高的初始温度，炎热的气候条件下管网中水温升高，没有残余消毒剂，更大的可能性是水中侵蚀性物质与管道接触。尽管一个完整的脱盐膜可以滤掉所有细菌，它的过滤效率也达不到100%（可能是渗漏的原因）；1992年沙特阿拉伯一项文件记载了反渗透水引起的一次伤寒病爆发。
因此，几乎所有水，包括脱盐水，在处理之后都会进行消毒处理。Geldreich等人 、 Payment 等人 和许多其他人都曾报道过用于控制非致病菌再生的不同型号的家用处理设备。捷克公共卫生国家研究所在布拉格测试了与饮用水接触的产品并取得了一些发现，例如，反渗透设备滤掉了水中的消毒剂残留后，其压力桶易于细菌再生。
3.纯净水中理想的矿物质含量
低矿物质水的易腐蚀性和潜在健康风险关系到供应和饮用低矿物质水量大方面，建议饮用水中矿物质含量的最低值和最佳值成为必然结果，这也便于一些地区在制定饮用水质量法规和技术标准时确定准则值。水的感官特性和解渴能力也属于建议的范畴。例如，人类志愿者实验表明，15-35℃的水更能满足生理需要。水温高于35℃或低于15℃会减少摄水量。水中溶解性总固体（TDS）含量在25-50mg/L 之间，水的口感不好。
01 1980 WHO 报告
低矿物质饮用水会导致盐分从身体里流失。负责撰写1980 WHO报告的研究团队在观测脱盐水和溶解性总固体（TDS）在50-75mg/L之间的饮用水时发现了其改变水盐平衡的负面影响，并建议饮用水中溶解性总固体（TDS）最低含量为100mg/L。该团队同时建议含氯和硫酸盐饮用水溶解性总固体（TDS）最佳含量为200-400 mg/L，含碳酸氢盐饮用水TDS最佳含量为250-500 mg/L（WHO 1980）。
这些建议也基于对老鼠，狗和人类志愿者进行的更深入的实验研究。水暴露影响包括莫斯科自来水，TDS含量约10mg/L的脱盐水，实验室制备水浓度分别为50mg/L，100mg/L, 250mg/L, 300mg/L, 500mg/L, 750mg/L, 1000mg/L和1500 mg/L，制备水微量元素的配比分别为：氯(40%), 碳酸氢盐 (32%), 硫酸盐 (28%) / 钠 (50%), 钙 (38%), 镁 (12%)。
研究包括了大量的健康结果：体重动力学、基础代谢、酶活性及氮、水盐平衡和调节系统，人体组织和体液中矿物质含量，红细胞压积和ADH活性。TDS最佳建议值与最低不良反应发生率，对人、狗、鼠的最低负面影响发生率，良好的感官特性和解渴的性能以及降低水的腐蚀性等因素相关。
除了TDS水平，报告还建议脱盐水中的含钙量不低于30mg/L。含量值建议是基于两项核心变化对健康的影响：钙磷代谢的激素变化和骨组织矿物饱和度降低。另外，当钙含量增加至30mg/L，脱盐水的腐蚀活性明显降低，水质更稳定。报告同时建议水中的碳酸氢盐离子最低含量为30 mg/L，从而实现感官特性可接受，腐蚀性降低以及钙平衡浓度达到建议的最低水平。
02 最近的建议
更多的近期研究为设定纯净水中矿物质含量最低值和最佳值提供了补充信息。例如，在南西伯利亚的四个城市开展的两项队列流行病学研究（样本分别为460位女性和511位女性），研究了饮用水的不同硬度对20岁至49岁女性健康的影响。
城市A水中钙含量和镁含量最低（钙3.0mg/L，镁2.4 mg/L）。城市B水中钙镁含量稍高（钙18.0mg/L，镁5.0 mg/L）。城市C（钙22.0 mg/L，镁1.3 mg/L）和城市D（钙45.0 mg/L，镁26.2 mg/L）水中钙镁含量最高。
与生活在城市C和城市D的女性相比，在城市A和城市B生活的女性更频繁地显示出心血管变化（经心电图测试），更高的血压以及躯体形式自主神经功能障碍、头痛、头晕和骨质疏松症（经X射线骨密度仪测量）等。这些研究结果建议饮用水中镁含量最低为10mg/L，钙含量最低为20 mg/L，而不是1980WHO报告中建议的30mg/L。
基于目前可用的数据，研究者们对饮用水的钙含量、镁含量和硬度的建议整理如下：
·镁，最低含量10mg／L，最佳含量20-30mg/L；
·钙，最低含量20mg／L，最佳含量50mg/L；
·硬度，钙镁含量总和2-4mmol/L。（译者注：1mmol/L ＝100 mg/L (CaCO3)）
以上浓度经观察对健康的负面影响最低甚至无负面影响。经评估给出的理想浓度和最佳浓度的建议值可以使得饮用水保护作用最大化或发挥其对健康的最佳影响。镁离子建议浓度是基于对心脑血管系统的影响，而钙离子建议浓度是建立在钙代谢和骨化的变化上。硬度建议最佳值的上限源于数据显示饮用水硬度超过5mmo/L地区的居民患有肾结石、胆囊结石、尿路结石的风险更高。
浓度评估同时考虑了饮用水摄入的长期性。对于有短期治疗作用的水而言，这些元素的浓度可能要考虑的更高。
4.饮用水的钙，镁，硬度的指南和指令
WHO《饮用水水质准则》第二版就水的硬度值评估了钙和镁，但没有建议钙、镁和硬度的最低值和最高值。《欧洲饮用水指引》第一版规定了软化水和脱盐水的最低硬度值（≥ 60 mg/L 以钙或同等阳离子计）。
这一要求成为所有欧共体成员的国家法律的共同规定，直到2003年12月新版指引生效，旧版指引失效。新版指引没有设立钙、镁和硬度值的要求。从另一方面说，它也不阻止各会员国在其国家法律中实施这样的要求。
目前，只有几个欧盟成员国（如荷兰）在国家法律中设立了钙、镁和硬度值，作为强制性法规。还有一些成员国（如奥地利、德国）将这些参数设定为非强制性法规，比如技术标准（例，降低水的腐蚀性的不同措施）。
2004年五月，四个中欧国家成为欧盟成员国，这四个国家同时将以下要求列入各国法规中，但约束力各有不同：
捷克共和国（2004）：软化水钙含量≥30 mg/L，镁含量≥10 mg/L；钙含量指导值40-80 mg/L，镁含量指导值20–30 mg/L（硬度Σ Ca + Mg = 2.0-3.5 mmol/L）。
匈牙利（2001）：硬度50-350 mg/L（以CaO计）；瓶装饮用水、新水源、软化水和脱盐水的最低含盐量50mg/L。
波兰（2000）：硬度60-500mg/L（以CaCO3计）。
斯洛伐克（2002）：钙含量指导值>30mg/L，镁含量指导值10-30mg/L。
俄罗斯载人飞船宇航员生存环境技术标准－一般医疗和技术要求规定了用于宇宙飞船的再生水的质量要求。溶解性总固体（TDS）含量规定在100-1000mg/L之间，氟、钙、镁规定了最低值，并有专门委员会为每次宇宙飞行分别制定具体标准。重点是怎样在再生水中补充矿物质使其“具有生理价值”。
5.结论
饮用水中至少要包含一些基础矿物质（和其它成分如碳酸盐）的最低含量。不幸地是，在过去的二十年中，基于饮用水物质的有益作用或保护作用的研究是很少的。主要关注的是污染物的毒理学特性。不过，一些研究已经尝试着确定饮用水溶解性总固体（TDS）和基础元素的最低量，也有一些地区已经在其饮用水法规中对所选微量元素含量设定了要求和指引。这个问题不仅与供应脱盐水（如果没有充分的再矿化）为饮用水的地区相关，也与使用家用净水设备或中央净水设备去除水里重要矿物质和饮用低矿物质含量的瓶装水相关。
脱盐技术加工的饮用水通过增加矿物质保持稳定性，家用净水设备过滤了的纯水往往不会再矿化。就算是再矿化保持了稳定性，其最终成分对保障健康也是不足够的。脱盐水主要通过添加钙（石灰）或其它碳酸盐补充矿物质，但还是会缺乏镁或其它微量元素如氟、钾。此外，添加钙往往是基于技术考虑（即降低水的侵蚀性）而不是基于健康考虑。现在常用的再矿化技术几乎没有最佳的，因此再矿化水并没有包含所有的有益成分。目前的稳定性方法主要是为了降低水的腐蚀作用。
没有经过再矿化的去矿物质水和低矿物质水－没有或大量缺乏必需的矿物质－并不被认为是理想的饮用水，因此，常期摄入这类水会导致有益元素供应不足。本章为这一结论提供了理论基础。基于高纯化水研究的人类志愿者实验提供的证据和发现主要来自早期实验，其中一些可能不符合现行的方法标准。尽管如此，我们不能忽视这些发现和结论。其中一些实验是独特的，未指导的干预研究未经指导，与今天相比，在科学上、财务上或道德上可行性不足。但，这些研究方法并不是令人置疑到其结果都是无效的。基于饮用纯净水或低矿物质水的健康风险的早期动物实验和临床研究取得了一致的结果，近代研究也是支持的。
现在有足够的证据证实饮用水中缺乏钙或镁的健康后果。许多研究表明，饮用水中较高的镁含量会降低心血管疾病风险，特别是由心血管疾病引发的猝死。这种关系已被独立地描述在不同的流行病学研究中，这些研究拥有独立设计，在不同地区、不同人群、不同时间展开。尸检，临床和动物研究提供了连续的流行病学观察数据。镁的保护作用的生物学依据是大量充分的，对心血管疾病多因素病因的特异性还缺乏证据。证据表明镁摄入量不足除了增加猝死的几率，会增加以下病症的风险：运动神经元病，妊娠障碍（所谓的先兆子痫），婴儿猝死和一些典型的癌症。近期研究表明，摄入软水，即水中钙含量低，会增加以下病症的风险：儿童骨折，神经退行性疾病，早产，出生低体重和一些典型的癌症。此外，水中钙离子对心血管疾病的作用是不能被排除的。
国内外负责饮用水质量的有关部门应考虑设立脱盐水处理指引，应明确规定相关元素最低准则值如钙、镁和TDS。如果建立指引需要更多的研究，当局应当推动有针对性的研究，详细说明健康益处。如果指引需要确定纯净水中应含有的矿物质，当局应当保证指引同样适用于家庭净水设备和瓶装水。