由重水形成的冰密度很高，在一般水中會(huì)下沉

水是我們賴以生存的重要物質(zhì)，公眾應(yīng)該熟悉水的化學(xué)分子式H2O。但是你有沒有想過(guò)H2O不是唯一的水源？

自然界中有許多同位素——同種原子，但中子數(shù)量不同。比如氫原子有三種同位素:氫(也寫成Zhen，用元素符號(hào)H)、氘(用元素符號(hào)D)、氚(用元素符號(hào)T)，如下圖所示。

(a)氫(氫)/氘/氚(b)重水和普通水的同位素原子[1]

今天，如果我們用氘(D)代替水的氫原子，我們將得到化學(xué)式為D2O的水，它被稱為重水。重水存在于自然界本身，但含量不到萬(wàn)分之二。一般在商業(yè)批量生產(chǎn)中通過(guò)電解濃縮成高濃度的重水。

氘的原子量是氫的兩倍，水的成分會(huì)比普通水重、密度大，但氘本身不具有放射性(某些種類的同位素具有放射性)。

那么，喝重水有什么作用呢？我可以喝重水嗎？

雖然這個(gè)問(wèn)題很有意思，學(xué)術(shù)界也很好奇，但是我們不能為了知道答案就找人去嘗試。畢竟生命危在旦夕。因此，一個(gè)小組用動(dòng)物和植物在重水中進(jìn)行了一項(xiàng)生物實(shí)驗(yàn)，看看會(huì)發(fā)生什么。

重水對(duì)動(dòng)植物的影響

如果我們用不同比例的重水栽培植物，觀察它們的生長(zhǎng)，就可以清楚地了解重水對(duì)植物的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，重水含量越高，植物生長(zhǎng)越慢，當(dāng)重水比例超過(guò)一半時(shí)，植物甚至?xí)劳觥?/p>

植物在不同比例的重水下的生長(zhǎng)[2]動(dòng)物呢？在小鼠實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)小鼠攝入的重水濃度達(dá)到25%時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致不育。如果只喝幾天重水，讓體內(nèi)的重水含量達(dá)到50%，那么需要快速細(xì)胞增殖的組織(如發(fā)根、胃膜)會(huì)先生病，其他組織疾病會(huì)隨著濃度的增加而增加。當(dāng)達(dá)到90%時(shí)，老鼠會(huì)很快死亡。

可見，重水對(duì)動(dòng)植物有負(fù)面影響，尤其是對(duì)生長(zhǎng)。

如果人類真的喝重水，他們會(huì)嗎...？

水占我們身體重量的70%以上。人體的細(xì)胞、組織、器官和系統(tǒng)都含有水，水起著非常重要的作用。如果喝少量的重水，不會(huì)影響身體的機(jī)能；但量大了，首先會(huì)影響新生細(xì)胞。

重水在用氘取代氫形成D2O后，分子間作用力也會(huì)發(fā)生變化，比H2O強(qiáng)得多(D2O氫鍵效應(yīng)強(qiáng))，對(duì)生物體的化學(xué)作用力自然不同。第一個(gè)作用是酶。人體內(nèi)充滿了酶(蛋白質(zhì))，每種酶都有自己的功能。如果體內(nèi)充滿了重水，就會(huì)改變酶的活性，從而中斷體內(nèi)很多基礎(chǔ)反應(yīng)，逐漸變得不正常。另一個(gè)影響是DNA。DNA也是由氫鍵組成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。研究表明，重水的存在會(huì)影響細(xì)胞分裂或有絲分裂的過(guò)程，即細(xì)胞的復(fù)制和增殖。這種傷害類似于輻射，改變細(xì)胞的本質(zhì)，其影響可能擴(kuò)散到全身。

不過(guò)不用太擔(dān)心。要影響有絲分裂，體內(nèi)的重水濃度必須達(dá)到25% ~ 50%左右。而且，其實(shí)我們每天都得到少量的重水，每升天然水含有2.9克的重水。

參考

重水冰塊不漂浮。數(shù)學(xué)競(jìng)賽。2014年2月23日

科赫，史蒂文等人。艾爾。通過(guò)開放式筆記本科學(xué)研究氧化氘對(duì)生物分子和活細(xì)胞的生物物理效應(yīng)。新墨西哥大學(xué)數(shù)字資源庫(kù)。2013/5/9