水中的氟化物为何如此有争议?氟化水的科学解释。

这项存在已久的公共卫生干预措施极大地促进了抗击蛀牙的努力。
water from a faucet fills a plastic cup
华盛顿特区的自来水。信用:ALASTAIR PIKE/AFP via Getty Images。

小罗伯特·F·肯尼迪(Robert F. Kennedy Jr.),新近被任命为卫生与公众服务部(HHS)部长,长期以来一直宣扬有关社区饮用水氟化处理的毫无根据的阴谋论。现在,他已在新职位上安顿下来,成为特朗普总统内阁的一员,肯尼迪 junior 先生正处于能够根据这些观点采取行动的地位。周一,肯尼迪 junior 先生确认他计划指示疾病控制与预防中心停止在全国范围内推荐饮用水氟化处理。与肯尼迪先生合作,环境保护局(EPA)局长 Lee Zeldin宣布 EPA 将迅速制定饮用水中氟化物最大允许含量的最新指南。与救生疫苗一样,社区饮用水氟化处理正处于“让美国再次健康”(Make America Healthy Again)运动的攻击之下。

与此同时,各州也在迅速做出自己的决定。上个月,犹他州成为美国第一个禁止社区饮用水氟化处理的州。几十年来,该州的市政当局一直根据EPA 的规定联邦指南,选择是否在公共供水中添加少量氟化物。在该现状下,犹他州约有 44% 的居民通过自来水获得了氟化水。但从 5 月 7 日新法生效开始,先前的这种地方控制水平将不再被允许,并且该比例将被法律规定降至零。包括北达科他州蒙大拿州在内的其他几个州也已引入了类似的法案。 


氟化处理对口腔健康有明确的好处——降低蛀牙、龋齿的风险和发生率,甚至儿童牙科手术的风险。几十年的公共卫生研究表明,这种做法是安全的。与此同时,对剂量氟化物暴露(超过社区氟化项目使用量的一倍或四倍)对儿童认知发育的潜在影响的研究,已引起了新的担忧和疑问。一些科学家和健康专家对如何权衡氟化物已知的益处与潜在风险存在分歧。以下是如何理解这一复杂的公共卫生问题。

为什么要氟化?

饮用水氟化处理是一项旨在预防蛀牙和龋齿的公共卫生干预措施。氟化物是一种矿物质,有助于增强儿童发育中的牙釉质,并有助于成人牙齿的再矿化——这两种作用都能预防和逆转损伤和蛀牙。 

“饮用水氟化处理的好处在于,每个人都能从中受益,不仅仅是有健康保险或高收入的人——每个人。包括幼儿、老年人、成年人和残疾人。”阿拉斯加大学安克雷奇分校的注册护士、公共卫生助理教授詹妮弗·迈耶(Jennifer Meyer)说。 

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许多饮用水源,包括私人井水,自然含有一定量的氟化物。但社区饮用水氟化处理的目的是优化氟化物浓度,以获得牙科益处。在美国,约有 72% 的人可以获得氟化自来水。包括爱尔兰、澳大利亚和加拿大在内的许多其他国家的市政当局也对其公共饮用水进行氟化处理。除了水之外,还有其他氟化物暴露来源,包括牙膏、牙科涂剂以及某些天然富含这种矿物质的食物和饮料,如红茶、咖啡和贝类。 

伊利诺伊大学芝加哥分校的公共卫生牙科副院长兼教授斯科特·托马尔(Scott Tomar)表示,假设水平不会过高(在美国很少如此),氟化物的益处是累加的。托马尔解释说,即使一个人用含氟牙膏刷牙并定期去看牙医,饮用氟化自来水仍然能提供额外的保护作用,这与犹他州州长斯宾塞·考克斯(Spencer Cox)关于氟化处理无效的说法相悖。

对于那些牙科护理机会有限的人来说,氟化水能带来额外的重要改善。2018 年《牙科研究杂志》上的一项研究评估了美国饮用水氟化处理的影响,发现在氟化县的儿童平均比非氟化县的儿童少 1.3 颗蛀牙。在较贫困的社区,这一差异被放大,氟化处理使每个儿童少蛀牙两颗以上。其他地区性研究也发现了类似的影响。在安大略省温莎市,市议会在 2013 年投票决定停止饮用水氟化处理,但五年后,在儿童蛀牙或需要紧急牙科护理的比例增加了 51% 之后,又推翻了该决定。 

纽约州对 Medicaid 索赔的一项研究发现,在氟化程度较低的县,与蛀牙相关的牙科手术索赔数量高 33.4%,这表明蛀牙发生率更高。根据迈耶(Meyer)合著的2019 年一项研究,阿拉斯加州朱诺市停止饮用水氟化处理后,0 至 18 岁儿童平均每人增加了 161 美元的 Medicaid 费用。对于 0 至 6 岁的幼儿,在没有氟化的情况下,额外费用超过 300 美元。这些额外的 Medicaid 费用随后由州和联邦纳税人承担。迈耶说:“剥夺社区的饮用水氟化处理(相当于)对家庭征收了隐藏的医疗税。”

a bar graph showing dental caries vs rates of fluoridation in water
信用:Meyer 等人 2019

托马尔说,在犹他州,随着饮用水氟化处理的结束,“我预计我们将看到蛀牙率的增加,首先是从年幼的儿童开始。”他还预计,家庭和州的口腔保健费用将上涨。托马尔(Tomar)合著的2016 年一项估算显示,社区氟化处理项目每投入一美元,就能带来约 20 美元的节省。

根据 CDC 的数据,蛀牙不仅仅是小麻烦或经济负担,它们是美国最常见的慢性儿童疾病。它们可能严重影响生活质量,对出勤率和学习成绩产生负面影响。如果不加以治疗,蛀牙会增加营养不良的风险降低自尊,并导致脓肿和更严重的感染。根据世界卫生组织(WHO)的数据,全球范围内,蛀牙是最常见的健康状况

但饮用水氟化处理危险吗?

尽管对口腔健康的好处已被证实,但自 1945 年密歇根州大急流城成为美国第一个对其自来水进行氟化处理的城市以来,社区饮用水氟化处理一直面临反对。批评意见从虚假的边缘信念到实际的科学研究都有。

自 20 世纪中叶以来,关于氟化处理是共产主义阴谋或政府精神控制形式的毫无根据的阴谋论层出不穷。许多人反对氟化处理,因为他们认为这侵犯了个人自由或是一种政府越权的行为。 

然后是层出不穷的、更具科学依据的健康担忧。例如,在 1990 年代出现了一些担忧,这些担忧基于啮齿动物研究,认为氟化物暴露会增加骨癌的风险。后来,这种提出的关联已被基本证伪。 

A roadside sign in October 2024, urging a ‘no’ vote on a referendum asking residents in seven towns served by the Kennebunk, Kennebunkport, and Wells Water District if they want to continue adding fluoride to drinking water.
2024 年 10 月,路边的一块标志,敦促居民就一项公投投“否”票,该公投询问由 Kennebunk、Kennebunkport 和 Wells 水务局服务的七个城镇的居民是否希望继续在饮用水中添加氟化物。信用:Gregory Rec/Portland Portland Press Herald via Getty Images。

有成熟的健康研究表明,过量的氟化物确实会引起健康问题。与我们摄入的任何东西一样,摄入量至关重要。即使是像维生素 D维生素 A 这样的必需营养素,在超过一定暴露水平后也会变得有毒。EPA 目前建议饮用水中的氟化物含量低于每升 2.0 毫克。该机构还规定氟化物含量低于 4.0 毫克/升,因为存在骨氟病的风险,在这种情况下,长期高剂量的氟化物暴露会导致发育中的骨骼变弱。美国目前的联邦指南建议最佳饮用水氟化水平为每升 0.7 毫克,这是在 2015 年从 0.7-1.2 毫克/升的范围向下调整的,以尽量减少牙齿着色的风险。 

过量的氟化物与儿童认知发育

然而,目前氟化处理关注的焦点不再是骨骼疾病或牙齿着色,而是儿童认知发育。这才是事情变得模糊不清、尚未确定的地方。一些科学研究——包括 1 月份发表在《JAMA Pediatrics》上的一项有争议的综述研究以及国家毒理学计划(National Toxicology Program)的相关报告——表明高剂量的氟化物暴露与儿童智商在人群水平上的下降有关。 

该综述共评估了 74 项研究,并得出结论,在子宫内或婴儿期暴露于超过 1.5 毫克/升的氟化物水平与儿童智商呈剂量依赖性地降低几分相关。 

“我们发现,儿童的智商与怀孕和幼儿期儿童的估计氟化物暴露呈负相关,”该综述的合著者、环境毒理学家和国家毒理学计划前副主任约翰·布彻(John Bucher)告诉《Popular Science》。 

至关重要的是,布彻(Bucher)及其合作研究人员发现,饮用水中氟化物暴露水平低于 1.5 毫克/升与智商损失没有显著关联,并且认为需要更多研究来了解在美国推荐的 0.7 毫克/升社区饮用水氟化水平下,是否存在任何影响,如果有的话。 

作为参考:根据2023 年一项分析,在美国,只有约 290 万人(约占公共供水用户的 4.5%)饮用的市政自来水中的氟化物含量达到或超过 1.5 毫克/升。这一数字包括了由氟化公共供水区域供水的人群,以及那些水中天然含有氟化物的人群。相比之下,根据美国国家资源保护委员会(National Resources Defense Council)2021 年的一项评估,在 EPA 已认定不存在安全暴露量的情况下,仍有超过 6000 万美国人饮用的公共饮用水中的铅含量高于 5 部分/十亿。 

“犹他州应该将氟化物从水中移除吗?这是一个复杂的问题,”布彻说。

他同意氟化物对口腔健康有益,并且饮用水中氟化物对认知发展的潜在风险并非简单或在低剂量下确立。在他看来,新兴的研究表明有必要重新评估社区饮用水氟化处理推荐的 0.7 毫克/升水平。他还表示,理想情况下,孕妇和配制婴儿配方奶粉的父母应该能够免费获得无氟水。尽管如此,迈耶反驳说,氟化物对孕妇的口腔健康很重要,她们患牙龈疾病和蛀牙的风险增加。 

a map of the united states showing estimated fluoride in community water systems
信用:Heffron 等人 2023。

此外,并非所有人都相信该综述确实报告的发现。被纳入该综述的 74 项研究中没有一项来自美国。超过一半的研究来自中国,那里的氟化物暴露背景与美国大相径庭。中国的许多地区地质构造中的氟化物含量很高,并且由于煤炭污染等原因,土壤和水中的氟化物含量也因之升高。富含矿物质的地质构造和煤炭燃烧都可能带来其他污染物,如砷,这些污染物在氟化物研究中未必得到控制。大多数研究考察的暴露水平高于 2 毫克/升,而且根据布彻及其同事自己的分类,52 项研究被评定为具有较高的偏倚风险。 

布彻说,分析中包含的三项加拿大研究最能代表美国的情况。这些研究评估了与美国相当的饮用水氟化水平,并在某些人群中发现了一些氟化与智商下降之间的小关联。然而,这三项研究都来自一个关系密切的研究小组,基于同一项追踪孕产妇健康的数据集,并使用有争议的智商和氟化物暴露衡量方法。 

托马尔指出,幼儿的智商测试通常由训练有素的心理学家而不是研究助理进行,而加拿大研究中的情况并非如此。在子宫内和婴儿期的氟化物暴露水平是根据几次、一次性的孕妇尿样估算的。耶鲁大学(Yale University)医生、公共卫生与医学教授F. 佩里·威尔逊(F. Perry Wilson)说,尿液中的氟化物水平全天变化很大,取决于水合状态、饮食以及诸如一个人是否刚刷完牙或喝了一杯茶等因素。 

此外,威尔逊解释说,在任何给定时间排入尿液的氟化物量并不一定反映血液中的氟化物水平——而血液中的氟化物水平才是真正决定胎儿暴露量的因素。尿液的 pH 值会改变氟化物在任何给定时间排出的量。他说,即使血液中的氟化物水平完全相同,尿液中的氟化物也会发生变化。更好的替代方法是直接测量血液中的氟化物,或者至少收集 24 小时的尿样以尽量减少一天中时间的影响。74 项研究中没有一项这样做的。 

其他近期研究,包括澳大利亚一项2024 年的研究,发现儿童智商与氟化物暴露水平之间没有关联。布彻指出,这项研究之所以未被纳入荟萃分析,是因为发表得太晚了。新西兰、瑞典等地的一些研究也得出了类似的结论,发现低剂量的氟化物对智商没有负面影响。 

威尔逊说:“荟萃分析的质量取决于纳入研究的平均质量。”“我并不是说(所有)研究都是错误的,但当我们评估证据的强度时,我们必须审视测量的质量。” 

在他看来,神经毒性证据很薄弱。“这当然是值得更密集地研究的事情,但在我们真正了解情况之前,我不会广泛地改变政策,”威尔逊补充说,因为结束氟化处理的危害是众所周知的。 

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真正有效的认知干预

考虑到即使有丝毫认知能力下降的可能性,一些人对饮用水氟化处理感到不安,这很容易理解。如果你有能力,蛀牙可以被填补并被遗忘。但理论上的发育影响可能会持续一生。对于孕妇、担心氟化物潜在影响的父母,或者住在饮用水氟化物含量特别高的地区的人来说,瓶装水和某些过滤器可以提供替代的、无氟的水源。 

然而,如果真正担心的是损失几分智商,威尔逊(Wilson)建议,那些倡导反对氟化物的人最好将他们的时间和资源集中在其他地方。氟化物暴露与智商下降之间的联系仅仅是相关性。但有一种被证实、因果关系明确的方法可以提高智商测试成绩:高质量的教育。一项针对东欧儿童的研究表明,对儿童进行创造性问题解决能力的训练可以将智商提高高达 15 分。根据 2018 年一项全球荟萃分析,每多接受一年教育可以提高高达 5 分智商。 

在威尔逊看来,当政客们“焦头烂额地说‘难道没人关心孩子们吗’,而我们手中却握有能完全抵消氟化处理任何潜在不利影响的干预措施”时,感觉“有点虚伪”。

这个故事是《流行科学》“有问必答”系列的一部分,我们在这里回答你最离奇、最烧脑的问题,从普通到怪诞。有什么你一直想知道的事情吗?问我们吧

 

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劳伦·勒弗

撰稿人

劳伦·勒弗是一位常驻纽约布鲁克林的科学、技术和环境记者。她撰写了许多主题,包括人工智能、气候和奇异的生物学,因为她好奇心极重。当她不写作时,她大概在徒步旅行。

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