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1、 饮用水中的营养素Nutrients in Drinking Water世界卫生组织 ()主 译 马冠生译 者 马冠生 张 娜? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
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3、 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?序 言水是生命健康的基石中国居民营养素膳食参考摄入量 中建议 居民每日饮水 以保证人体健康的生理所需 世界各国对于饮用水的安全都极为重视 世界卫生组织 () 也因此制订了 饮用水水质准则 作为世界各国制订饮用水国家标准的重要依据 保障了基础性的饮用水安全但是除了安全以外 关于饮用水还有一个非常重要的课题需要深入研究 即水中的营养 也就是水中的营养成分有哪些
4、这些营养成分与人体健康的关系 去除这些营养素对人体有什么影响? 但是 这些问题过去一直被忽视 尤其在我国 由于环境和社会发展不平衡等多种因素 导致国内对饮用水安全的关注远远大于对饮用水营养的关注 甚至关于饮用水营养问题的科学探讨都没有得到应有的重视 随着我国经济的快速发展 人民生活水平的不断提高 人们对水品质的要求也越来越高 因此普及饮用水中的营养知识就变得尤为重要世界卫生组织第一版的 饮用水水质准则 就提出: “饮用水中的钙、 镁的典型摄入量约为成人总摄入量的 ” 并且在 年世界卫生组织修订第四版 饮用水水质准则 前 就在罗马组织了来自世界各国的营养学和医学方面的专家 专门对饮用水中的营养问
5、题进行了深入的探讨 会议重点审视了饮用水中的矿物质被去除或者被人为添加后 对人体健康的长期影响 最终结果表明 水中的矿物元素可以部分补充人群膳食矿物元素的摄入 尤其是钙和镁 并且可能在心血管疾病方面对人体健康存在一定保护 而去除水中矿物质可能存在一定健康风险 会议也认为需要进一步深入的评估这一关系 为后续指导性意见提供依据 会议相关成果集结为 饮用水中的营养素 一书因此 饮用水中的营养素 作为世界卫生组织在饮用水营养方面的权威论著 有必要翻译并在国内出版发行 一方面普及饮用水营养方面的知识 更为重要的是引起国内对饮用水中矿物元素与人体健康关系的科学研究和理性探讨本书翻译过程中 秉承遵照原著 真
6、实、 准确 努力做到 “信、 达、 雅” 全书主要分为饮用水中的营养成分、 占膳食中的比例、 与心血管疾病的相互关系、 去除矿物质产生的健康风险、 以及水中的矿物质营养对婴幼儿和对儿童的影响等 类科学专题 每类专题都给出了相应科学结论和参考文献 供读者参考引用 知识信息非常丰富 期望相关领域的研究人员和普通公众 能从本书中获得有益信息 对饮用水营养和饮用水中的矿物元素引起足够的重视 使得本书在制定相关政策、 宣传教育、 日常生活中有积极的借鉴作用 也可供从事医学、 营养、 食品等相关行业的人员参考马冠生北京大学公共卫生学院 年 月前 言 年 月 世界卫生组织 () 在位于罗马的世卫组织欧洲环境
7、和健康中心召开研讨会 组织了一批来自营养、 医学和科学等多领域专家研讨了一系列涉及饮用水中的营养组成和饮用水在某些情况下对总膳食营养贡献的议题 该会议由 东地中海区办公室发起 会议的初衷是进一步完善海水淡化相关的健康和环境方面的指导意见 致力于对第 版的 饮用水水质准则 进行进一步的修订和完善 有 位分别来自加拿大、 智利、 捷克、 德国、 爱尔兰、 意大利、 摩尔多瓦、 新加坡、 瑞典、 英国和美国的专家受邀参加会议 未能与会的受邀者则提供了论文 会议的任务是审视长期饮用 “人造的”或者 “改良的” 被添加或去除矿物质的水对人体健康的潜在影响 值得一提的是 本次会议议题源于长期饮用通过除盐工
8、艺生产的淡化海水和淡咸水以及某些膜处理淡水的后果问题 和这些水基于健康角度的优化重组的问题讨论的范围包括以下几个问题:饮用水对人类营养的潜在贡献是什么?综合气候、 运动、 年龄和其他因素 每个人每天的普遍饮水量是多少?饮用水中的哪些物质对身体健康是特别有益的?在什么条件下 饮用水能够成为总膳食摄入中摄取某些有益物质的重要方式?水中的钙、 镁及其他微量元素与某些类型的心血管疾病死亡率之间有何联系?从公共卫生的角度看 是否存在某些物质可以用来补充去除矿物质的饮用水的矿物质含量?水中的氟在益齿、 氟斑牙和氟骨症中起到什么样的作用?为了改善其安全性和/ 或感官质量 饮用水通常会进行一个或多个加工处理流
9、程 淡水经过一个或多个过程进行处理 如絮凝、 沉淀、 颗粒介质过滤、 吸附、 离子交换、 膜过滤、 慢砂过滤和杀菌 有时还需软化 随着水需求的增长 水资源短缺的地区越来越多地将海水和微咸水等高盐度水通过脱盐淡化转化为饮用水 使得该类技术变得越来越具有经济吸引力 世界上每天通过脱盐处理被生产出来的水超过 亿加仑 为了控制其对管道配送系统的侵蚀 对脱盐水再矿化是必要的 由于脱盐水再矿化的要求 有个逻辑性的问题是: 是否有方法可以带来额外的益处 比如重组一些重要的矿物质?天然水源多样化的成分取决于它们的地质和地理起源以及它们经历的处理方式 例如 雨水和以雨水为主的地表水的盐度和矿化度很低 然而一些地
10、下水却可能是高度甚至过度矿化的 如果出于健康的原因进行水的再矿化 那么另一个逻辑性问题是 一些含有适宜矿物元素的天然水是否更加健康?会议的结论是 只有一些天然水源中含有的矿物元素能够达到足够的浓度和分布 对通过饮用这种水的一些人群的膳食摄入起到重要的补充作用 镁和钙是对于饮用硬水的人群的膳食摄入最可能有贡献的两种物质 在过去的 年中 有大约 项不同类型的流行病学研究提供的信息表明 饮用硬水可能减少人群缺血性心血管病的发病率 虽然研究结果大多具有生态学和多样化差异 但是本次会议的结论提示 硬水可能对许多的心血管疾病具有有益作用 尤其是镁可能是其中贡献最大的因素 这一结论得到了一些病例对照研究以及
11、临床研究的支持 还有一些关于其他健康益处的报告 但暂时还没有足够的数据佐证这些观点 会议还决定 在做出指导决定之前 世卫组织应对该假设进行包括生物可信性检查在内的更详细的评估 计划在 年举行一次后续专题讨论会和会议 以讨论这项建议关于氟方面 会议得出的结论是 水中摄入适宜水平的氟离子有助于牙齿健康 会议还指出 较高的摄入量可能促进氟斑牙生成 更高的摄入量会导致氟骨症 会议结论指出 是否将去除矿物质的水中再矿化入氟取决于: 现有供水中的氟浓度、 饮水量、 龋齿致病因素的流行程度、 人群口腔卫生习惯和公共牙科保健意识水平 以及为民众提供牙科护理的替代形式和可获得的氟前 言目 录 饮用水中的营养素
12、简介 会议中探讨的课题 饮水与健康的关系 结论和建议 饮用水脱盐指南的制定: 背景资料 ( ) 前言 饮用水的生产 脱盐技术 过滤膜 蒸馏技术 其他系统 与脱盐有关的潜在技术问题 石油污染 结论 水需求量 影响因素和推荐摄入量 ( ) 前言 水摄入量不足所产生的不良后果、 水需求量以及影响水需求量的因素 饮用水中的必需营养素 ( ) 前言 营养需求量与推荐量的定义 在饮食中以及可能在水中存在哪些对于营养和健康是必需的重要膳食矿物质和电解质 矿物质和电解质的推荐膳食供给量 () 是多少? 它们是如何确定的? 饮用水中矿物质: 生物利用度对世界各种人群和健康的影响( ) 前言 亚洲的研究 泛美地区
13、的研究 非洲的研究 北美地区的研究 欧洲的研究 西太平洋地区的研究 结论 美国饮用水中选定的微量矿物元素在每日总膳食摄入量中的贡献( ) 前言 信息来源 数据与分析 分析结果 结论 与心血管健康有关的矿物质 ( ) 前言 心脏病风险的营养决定因素 水与心脏病 与水中矿物质含量有关的其他疾病 硬水有益还是软水有害 供水中的微量元素 结论 特定人群的矿物质与心脏健康研究 ( ) 前言 缺镁 钙、 铜及锌缺乏 镁、 剧烈运动及心脏性猝死 结论目 录 如何理解流行病学相关性 ( ) 前言 流行病学研究的类型 暴露 疾病关系 相关性的因果关系 病因网 结论 水硬度与心血管病: 年流行病学研究回顾 ( )
14、 前言 专家组的科学回顾 流行病学研究小结 关联强度 暴露 反应之间的关系 相关性的特异性 可逆性 生物学合理性 结论 饮用水的硬度与心血管疾病: 年流行病学研究综述( ) 前言 方法 结果 讨论 结论 饮用去矿物质水 (又称软化水) 产生的健康风险 () 概述 饮用去矿物质水或低矿物质水的健康风险 去矿物质饮用水的适宜矿物含量 饮用水的钙、 镁和硬度水平准则和指令目 录 结论 饮用水中的营养矿物质: 对婴幼儿营养的影响 ( ) 前言 婴儿营养中的矿物质摄入量评估 婴幼儿时期饮用水的摄入量 饮用水对婴儿期和幼童时期营养矿物质摄入量的贡献 结论 氟 ( ) 前言 人体的氟摄入量 摄入的氟对牙齿的
15、影响 氟摄入量与健康 除盐的影响 结论目 录 饮用水中的营养素长期饮用去矿物质、 人工添加矿物质和改变矿物质含量的 饮用水对健康的潜在影响专家意见会议组报告 简介目前 世界各地都在广泛地实践应用海水和淡盐水的脱盐技术 该技术发展迅速 已经逐渐成为获得新淡水资源的主要来源 海水处理工艺主要包括脱盐 再矿化 得到的饮用水与淡水来源的饮用水相比 其矿物质组成发生了变化 饮用水水质准则 为世界各地的饮用水水质法规和标准制订提供参考 该准则通过 “滚动修订” 方式持续更新 包括编制附属文件充实准则的内容 并提供实现饮用水安全的良好操作经验指导 这份准则包含对脱盐技术的良好操作指导 使其成为安全饮用水的一
16、种来源 年 的东地中海地区办事处提出如下建议: 制订 “安全水指导: 海水淡化的健康与环境” 因为很多现有设施已经逐项开发 需要在选址的重要原则、 海岸线保护、 设备使用时化学品与接触面的应用、 水处理和设备建设、 污染物、 配水、 微生物控制和最终产品水质等方面分别考虑 国际指导将减少特别决策 促进知情决策 帮助提供更高水质 考虑环保因素 降低费用 促进项目更快完工 对于世界各地日益增加的脱盐需要 将及时给予上述指导 此准则的立项计划于 年在德国柏林举行的 饮用水水质准则委员会会议上提出 年 月 在巴林麦纳麦的一次专家磋商会议上对此提议进行了审查 并提出了执行计划和程序 随后于 年 在 欧洲
17、地区驻意大利罗马办事处召开的一次会议的上形成了这份报告和配套文件 该会议是上面所述脱盐指导开发计划的一部分本报告中的健康问题来源于长期饮用的水中矿物质含量已经发生重大改变 因此必须再矿化 以便与管道输水系统兼容 报告还研究了饮用水中钙和镁之间的关系对某些心血管疾病风险的影响 此外 根据水的摄入量 简要回顾了再矿化水中的氟化物对牙齿的影响 背景资料 不同来源的饮用水会采用一种或几种不同的处理工艺 以提高水的安全性和/ 或品质应根据不同源水、 组成和需要去除的污染物选择不同的处理工艺 地表淡水通常采用凝聚、 沉淀、 快速砂滤和消毒处理 地下水通常经过天然过滤 一般进行较少的处理 有些可能只需要消毒
18、 其他处理工艺可能还包括 值调节、 软化、 添加化学防腐蚀剂、 碱度调节、 碳过滤/ 吸附、 膜过滤、 慢砂滤和氟化处理 可采用的消毒剂有氯气、 二氧化氯、臭氧或氯胺 所以 在水的处理中 往往会直接或间接地带入一些化学物质对于如 淡 盐 水、 海 水 等 含 有 较 高 盐 分 的 水 ( 例 如 盐 分 大 约 在 到) 处理工艺必须除去大部分溶于水中的盐 使水适于饮用 主要处理方法包括反渗透 其他膜处理或蒸馏/ 蒸汽冷凝处理 这些工艺需要大量预处理 水质调节和再矿化 以至于成品水明显不同于源水 不会过度影响管道输水系统在淡水处理过程中 污染物和一些潜在的有益营养物质会被去除 而一些物质可能
19、被带入 通过软化或膜过滤处理的水 由于处理工艺的影响 其矿物质含量会发生重大变化为了稳定被分离其中溶解物质的水 降低其腐蚀性 常采用石灰或石灰石对饮用水进行再矿化 提高碱性 此外 氢氧化钠、 碳酸氢钠、 碳酸钠、 磷酸盐和硅酸盐有时也会单独或混合使用 石灰石的主要成分是碳酸钙 有时也含有大量的碳酸镁和其他矿物质 其组成与采石场的地理位置有很大的关系 很多国家规定了包括石灰在内的水处理化学物质和材料的质量规范 这些规范确保用于饮用水处理的化学物质在规定的使用条件下 其添加不会显著增加饮用水中潜在有害污染物的浓度 审查范围 根据饮用水准则 对饮用水的相关组成进行审查以保护和提高公众健康饮用水对人体
20、总营养摄入的可能贡献有哪些?考虑到气候 锻炼 年龄等因素 人一般每天消耗多少饮用水?饮用水中通常存在哪些物质对身体健康和生活舒适产生重大影响?在什么条件下 饮用水能对人体总饮食中有益物质摄入量产生显著影响?水中所含钙、 镁和其他微量元素与某些心血管疾病的死亡率之间存在怎样的关系?根据公共健康观点 是否有一种物质可以作为将矿物质添加到处理后的去矿物质饮用水中作为补充的典型案例?氟化物在再矿化饮用水中是保护牙齿的作用更显著 还是引起氟斑牙和氟骨病的作用更显著? 会议中探讨的课题 饮用水摄入量 了解水的摄入量是非常重要的 每天水的摄入量还决定其中所含的矿物质的摄入量一个人每天的水摄入量大致等于人体必
21、要的水损失加上由于人体活动和气候引起的排汗量 ( 年) 和其他组织 ( 年) 已经综述了在各种条件下人体摄入和水合作用对水的需求量 表 提供了水合作用需要的水量方面的资料 和一些管理机构在计算饮用水准则和标准时 一般采用成人每天水摄入量为 的假设 强体力活 饮用水中的营养素动 特别是在非常炎热的天气下 会明显增加对水的需求 排汗速度可达 / 这个数值随着工作/ 锻炼强度和持续时间、 年龄、 性别、 训练、 耐热性、 气温、 湿度、 风速、云量和着装等而变化 美国军方估算了每小时水摄入量与能量种类的关系 并且同样得出结论 水摄入量不宜超过 / 或 / 承受热和生理压力的人们需要特别注意水和总盐分
22、 (氯化纳) 的摄入量 在凉爽环境中 人体对盐的需要量为 / 而在炎热环境中 人体对盐的需要量达到 / 在这些条件下 盐的摄入量不足可能导致致命的结果 低钠血症表 水合作用需要的水量 (/ ) 参考值估计 年平均值高温下体力劳动怀孕/ 哺乳的总需要量成年女性 (怀孕) (哺乳)成年男性 儿童 人体摄水来源包括日常饮水、 其他饮料中的水和食物中的水 (固有的水和/ 或在食物制作过程中加入的水) 另外 人们还可从食物的代谢中获得部分水 一般认为 人体每天平均水摄入量中约三分之一来自食物 其余所需水必须通过摄入液体获取获取的方便程度、 环境温度、 口味、 口味的多样性、 饮品温度、 饮品与人的接近程
23、度 甚至盛装的容器都会对水的摄入量产生影响 我们还发现 文化差异也会影响消费饮品的类型 显然 潜在的有害污染物和有益元素的每天摄入总量与水的消费总量和类型存在直接关系 饮用水是必需矿物质的来源之一 目前有大约 种矿物元素被确定或认为可能是人体所必需 包括 种具有生理功能的阴离子或阴离子团 (氯 磷 钼 氟 ) 种具有生理功能的简单阳离子 钙 ( ) 镁 ( ) 钠 () 钾 () 铁 ( ) 铜 ( ) 锌( ) 锰 ( ) 它们通过完整蛋白质或各种小型有机分子螯合 两种非金属离子碘 () 和硒 () 是代谢过程中形成的共价化合物 例如碘化甲 (状) 腺氨酸 硒代半胱氨酸的组分 种附加元素的离
24、子: 硼 () 铬 () 镍 () 硅 () 和钒() 其营养意义仍需要进一步研究 因此 种矿物元素对于人体健康是必要的 这些元素以组合形式影响骨骼和膜结构 ( )、 水和电解液平衡 ( )、新陈代谢催化作用 ( )、 氧结合 () 和激素的功能 ( )微量营养素缺乏给健康带来的影响包括由于免疫功能降低、 身体和心理发育受损导致的发病率及死亡率的增加 一些矿物元素特别是铁和碘的缺乏 已经成为世界上很多地方的基础健康问题 全球近的妇女患贫血症 这在很大程度上是由于从饮食中获取的铁量不足引起的 钙 (可能还包括镁) 的摄入量较低导致世界各地许多儿童患佝偻病 妇女患骨质疏松症 由于饮食不当 很多儿童
25、缺铁、 锌、 铜以及其他微量营养素 特别是在发展中国家 世界上三分之一的儿童身心健康发育不良 很多儿童容易感染传染病 儿童死 饮用水中的营养素亡有一半是由于传染病造成的 由于碘缺乏 大约 亿人因碘缺乏患有甲状腺肿或呆小症 几乎有 亿人碘的摄入量不足 这些营养缺乏导致成年人的工作效率低下 发病率和死亡率增加 还有很多疾病可能与饮食中缺乏铜、 铬和硼有关 在发达国家 膳食结构的改变可能引发某些疾病 例如牛奶摄入量降低可能导致骨质疏松症饮用水可能天然含有或有意无意加入一些必需矿物质 饮用水中的矿物质含量变化较大 由于自然条件的作用 (例如钙 镁 硒 氟 锌)、 人为添加 (氟) 或管道滤出(铜) 大
26、多数饮用水提供的必需矿物质较少 很多人购买矿泉水 是因为他们感觉矿泉水比普通饮用水更有利于健康肠道吸收饮用水中的矿物质的效率受各种因素影响 包括特定化学形式的固有特性、肠道环境的生理条件以及与通过饮食摄入矿物质等有关的外部因素 例如 水溶性硒 (亚硒酸盐、 硒酸盐) 属于被动吸收 其吸收效率 ( ) 低于食物中的硒代氨基酸( ) (通过肠道主动吸收) 水中的无机氧化铁吸收效率非常低 ( /注: 摘自 炎热天气下训练补水建议 军事医学 杂志 : 综合温度热指数 对每小时工作时间无限制 水需求量 影响因素和推荐摄入量 推荐量与估计量弥补失水所需的水量是绝对需求量 除非在受控条件下 否则水的需求量不
27、可能被精确预测 推荐量被作为标准用于个体和群体膳食的评估和计划以及制定相关政策热带农业协会 () 已经公布了人类、 动物和灌溉作物每年需要水的量 单位是 / (: / / ) 一个体重为 的人 在温带地区补水所需最少水量为 / 或者 / 千克体重 在热带地区最低水需求量为 / 或者 / 千克体重推荐膳食供给量 () 是美国普通居民的膳食标准 是基于国家安全制订的 成立于 年的食品与营养委员会 () 是美国国家研究理事会的一部分 其工作是 “就与国防有关的营养问题提出建议” 自 年以来 其推荐量为 水/ 能量消耗 年 提高了这一标准 “水中毒的危险很小 将水推荐量增加到 / 以应对活动程度、 出
28、汗和溶质负荷等方面的变化” 年 食品与营养委员会制定了针对年龄和性别的水适宜摄入量 () 水的膳食参考摄入量 () 在表 和表 中列出表 从出生到 岁的男孩和女孩的适宜摄入量 () 个月 / 假定水是来自人乳 个月 / 假定水是来自人乳、 补充食物和饮料 岁 / 岁 / 表 岁和 岁以上的人的适宜摄入量 () 岁男孩 / 女孩 / 岁男孩 / 女孩 / 岁以上男人 / 女人 / 运动员与军人一样 是属于水合状况对其表现有重大影响的一类人群 大量研究既探索了在身体活动时的脱水量及其产生的后果 也研究了推荐水摄入量及其策略 一般情况下 运动员在训练和比赛期间补充体内失水 (根据体重变化量测得失水量
29、) 按照 等于 的原则 失水多少 就补充多少水 许多有关在体力和环境应激下的个人水需求量的专著和论文已经出版 水摄入量与水源 水摄入量包括食物和饮料中的水以及由于食品氧化 (代谢水) 和身体组织分解产生的相对少量的水 代谢水大约为 / 由于多种原因 要确定实际的水摄入量是很困难的 其中之一就是因为有许多已发表的研究报告是针对总用水量的 (饮用水 基本卫 水需求量 影响因素和推荐摄入量生用水等) 另外 还有一些关于水摄入量的报告只研究了饮用水 而其他饮料所提供的水并没有计算在内 等人估算平均水摄入量范围为每人每天 人类摄入水分的渠道主要有普通饮用水、 饮料和食品 食品中的水分可以是食品本身固有的
30、 也可以是在食品制造过程中添加的 还可以是新陈代谢产生的 所有这些水分都应计入 “总水摄入量” 遗憾的是 目前只有极少量的有关总水摄入量的数据 现有的数据表明无论是个体本身还是不同个体之间在水摄入量方面都存在相当大的差异人类研究已经表明: 有众多因素影响水摄入量 可获得性、 环境温度、 风味、 风味变化、 饮料温度、 人与饮料的距离 甚至是饮料容器都已被证明会影响水的摄入量 有报告指出文化差异会影响水摄入量 不过数据有限 (表 )表 不同国家的饮料市场份额 (/ 人)饮料美国英国德国意大利芬兰软饮料奶啤酒矿泉水?果汁葡萄酒白酒 咖啡茶注:根据 著 “饮料消费中个体和文化因素” 改编 刊登在:
31、和 “口渴的生理和心理方面因素” 中 伦敦 年 年美国消费数字 ( ) 年欧洲消费数字 ( )在美国 数据包括白酒体积估算根据干物质与稀释比例得到饮料中的水含量各不相同 普通饮用水和不含酒精的软饮料含水量为 而咖啡和茶为 运动饮料为 果汁含水量从 不等 脱脂奶、 低脂奶和全脂奶的含水量分别为 和 虽然没有消费数据 但表 中列出的市场份额数据反映了消费模式 除了含有酒精的饮料 其他饮料的水摄入量是可以估算的研究人员早在 年就发现了酒精的利尿作用 随后的研究也证实了其利尿效果 提出了一个公式用来定量评估酒精对摄入的水的滞留量的影响作了大量假设 估算出 / 酒精引起的失水 年 发现饮酒后的利尿作用大致与酒精量成比例 并提出摄入含有少量酒精的饮料不会影响脱水患者体内的再水合作用 年的研究支持了这一观点 及其同事发现 虽然健康成 水需求量 影响因素和推荐摄入量年男性在饮用了含果汁和酒精的饮料后 ( / 千克体重酒精) 发生了利尿作用 但是随后出现了长达 小时的抗利尿阶段 研究人员因此得出结论 在大多数情况下 摄入酒精后立即饮水 ( 小时 )
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