低氘水的作用

1、自然界中已知的107個(gè)化學(xué)元素有近270個(gè)穩(wěn)定同位素，質(zhì)量最小的 是氫元素，它有氕（1H）和氘（2H即D）兩種穩(wěn)定性同位素，由此組成的水 1H2O和2H2O（即D2O）分別稱(chēng)為氕水（輕水）和氘水（也稱(chēng)重水）。天然 水中氘的豐度很低，一般為15010-4atom%，低氘水（又稱(chēng)貧氘水或無(wú)氘水）是指氘豐度低于天然豐度的水，是一種穩(wěn)定性同位素產(chǎn)品。自從人類(lèi)發(fā)現(xiàn)同位素以來(lái)，同位素的制備技術(shù)和同位素產(chǎn)品的應(yīng)用研 究不斷得到發(fā)展，同位素產(chǎn)品在生命科學(xué)、核科學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、 地質(zhì)學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)等高科技研究領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。氫同位素也是如 此,1931年氘被發(fā)現(xiàn)至今，重水的分離方法和應(yīng)用范圍取得了重大突 破

2、,對(duì)各國(guó)的經(jīng)濟(jì)和軍事 發(fā)展產(chǎn)生了深刻影響；而低氘水的研究則滯后于重水，是近年國(guó)外核醫(yī) 學(xué)和水生理學(xué)領(lǐng)域的研究成果。?低氘水的制備國(guó)內(nèi)關(guān)于低氘水的研究報(bào)道較少，有些關(guān)于低氘水制備的專(zhuān)利技術(shù)，但 大多缺乏實(shí)質(zhì)性的研究?jī)?nèi)容。國(guó)外有不少?lài)?guó)家涉足低氘水的研究，如匈牙利、烏克蘭、羅馬尼亞、俄羅斯、美國(guó)等國(guó)家的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)紛 紛公開(kāi)其研究成果：早在1992年,匈牙利Somlyai等人研制了用普通 水經(jīng)蒸餾制取低氘水的方法，獲得氘豐度1530 10-4atom%的產(chǎn)品;1997年,匈牙利Somlyai等人又通過(guò)電解、蒸餾及其它方法的進(jìn)一 步研究，將水中的氘降低為0.110-4atom%;1995 年烏克蘭Ni

3、kolaevich等公開(kāi)了一種高真空汽化水的方法制取低氘、氚的應(yīng)用 水 1998 年羅馬尼亞 RegiaAutonomaActivitatiNucleareSucur 采用自 來(lái)水或重水廠的廢水，真空蒸餾得到低氘水；俄羅斯國(guó)家科學(xué)院也做過(guò) 大量的水蒸餾研究工作；美國(guó)公開(kāi)了以海水為原料生產(chǎn)低氘水的裝置 技術(shù)?？v觀國(guó)內(nèi)外的研究報(bào)道，低氘水主要以水為原料，采用分離方法制備而 得。低氘水的分離原理雖然簡(jiǎn)單，但由于天然水中氘同位素豐度極少 且氫同位素的分離系數(shù)小，因此分離氘是很困難的，力求尋找能耗低、 投資少、經(jīng)濟(jì)上適合工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)方法是研究重點(diǎn)。就分離方法而論，低氘水的分離方法有化學(xué)交換法、蒸餾法、

4、電解法、 熱擴(kuò)散法、膜擴(kuò)散吸附法、離心法、激光法等方法以及上述幾種方法 的組合，但作為工業(yè)化生產(chǎn)的方法主要推薦化學(xué)交換法和蒸餾法。1.1化學(xué)交換法是分離氫同位素的方法之一，它根據(jù)熱力學(xué)同位素效應(yīng)，利 用同位素在不同化學(xué)組分間的分配不同而達(dá)到分離的目的。依據(jù)操作過(guò)程的不同，化學(xué)交換法又可分成單溫法和雙溫交換法。單溫交換法 的典型過(guò)程是H20 H2交換法,雙溫交換法的典型過(guò)程是 H2S H2O交換法。除H20 H2交換法外，其它化學(xué)交換法生產(chǎn)的 低氘水不適宜用作飲用水。1.2蒸餾法是分離液相混合物的經(jīng)典方法，是利用不同組分蒸汽壓的差別 來(lái)實(shí)現(xiàn)分離的，由于同位素分子變種的蒸汽壓相差甚小，水蒸餾分離制

5、 備低氘水的能耗較高，但是水蒸餾法操作簡(jiǎn)單可靠，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染， 是一種較容易實(shí)現(xiàn)的方法。1.3電解法是一種古老的分離方法，水電解時(shí),陰極上析出氫氣，陽(yáng)極上析 出氧氣，由于水溶液中氘離子在陰極上電析速度比氕離子慢得多，因此在陰極上析出的氫氣中氕離子獲得富集，由此氫氣和氧氣可合成低氘 水。2同一元素的同位素，在物理化學(xué)和核性質(zhì)上是有差異的，這種差異（稱(chēng) 為同位素效應(yīng)）取決于同位素的相對(duì)質(zhì)量變化和核殼層結(jié)構(gòu)，越輕的元 素由質(zhì)量差異所引起的同位素效應(yīng)越強(qiáng)，因此水中同位素氕和氘含量 的變化,使水的有些性質(zhì)發(fā)生很大變化而改變其用途。根據(jù)氘豐度的 不同，低氘水主要用于制備超純氕氣、核磁共振溶劑、防治疾病、

6、保 健飲用水及配方用水等。2.1氘豐度!110-4atom%的低氘水,可制備超純氕氣應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)研究。氘豐度2310-4atom%的低氘水，可用作核磁共振溶劑應(yīng)用于核磁共振技術(shù)13。質(zhì)子核磁共振技術(shù)是用來(lái)確定未知有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的 有效方法,已經(jīng)成為分子認(rèn)證主要技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用在化學(xué)研究、生 化、醫(yī)藥化學(xué)、聚合物科學(xué)、石油研究、農(nóng)業(yè)化學(xué)和醫(yī)學(xué)。核磁共振成像技術(shù)是核磁共振在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，人體內(nèi)含有非常豐 富的水，不同的組織水的含量也各不相同，探測(cè)水的分布信息，就能夠 繪制出一幅比較完整的人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像 ，核磁共振成像技術(shù)就是通過(guò)識(shí)別水分子中氫原子信號(hào)的分布來(lái)推測(cè)水分子在人體內(nèi)的分布，進(jìn)而探測(cè)人

7、體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的技術(shù)。核磁共振技術(shù)是一種無(wú)侵襲的檢查方法，對(duì)患者沒(méi)有射線(xiàn)影響，診斷的 依據(jù)是人體內(nèi)水分子氫核發(fā)出的核磁共振信號(hào)，信號(hào)強(qiáng)弱不僅取決于人體所含氫核密度，而且還取決于氫核在分子結(jié)構(gòu)中的位置和分子周 圍的環(huán)境狀態(tài)。核磁共振成像的優(yōu)點(diǎn)是不需要移動(dòng)患者就能獲得無(wú)重 疊的、不失真的、任何解剖方向的斷層圖象 ，打破了以往醫(yī)學(xué)影像診 斷的慣例,克服了以解剖學(xué)為基礎(chǔ)的局限性，可以在分子結(jié)構(gòu)的水平上 進(jìn)行診斷。它不僅能描述物質(zhì)的物理特性 ，還能觀察活體組織的生物 化學(xué)和生物狀態(tài)，利用核磁共振，可以早期并全面地顯示心肌運(yùn)動(dòng)障礙 的范圍和位置；還能明確地劃分出血栓形成的范圍及顯示人體組織中 含水含脂肪的部分

8、，還能進(jìn)行早期腫瘤結(jié)構(gòu)與惡性腫瘤結(jié)構(gòu)區(qū)分開(kāi)。 低氘水就是核磁共振技術(shù)使用的溶劑之一。2.2氘豐度2513510-4atom%的低氘水，可用作疾病防治和飲料用水。在該領(lǐng)域,低氘水有極其廣泛的用途，歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)的科學(xué)家 都開(kāi)展了相關(guān)研究。低氘水具有活化免疫細(xì)胞、改善機(jī)體基礎(chǔ)代謝水 平、抗細(xì)胞突變和延緩衰老等功能，有益于包括人在內(nèi)的各種動(dòng)植物 生命體的生存發(fā)展和繁衍。飲用低氘水可以預(yù)防疾病、保健身體，特別是對(duì)某些癌癥等疾病的輔助治療，是近年國(guó)外核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和水生理 學(xué)領(lǐng)域?qū)Φ碗畱?yīng)用研究的重大突破。經(jīng)017核磁共振分析證實(shí)，低氘水的分子團(tuán)較一般的水小 50%以上,這些較 小的分子團(tuán)在身體內(nèi)部移

9、動(dòng)穿越比其他的水更迅速有效 ，更容易被細(xì) 胞吸收，使身體更快更有效地補(bǔ)充水分。221低氘水防治癌癥的方法最初是由匈牙利醫(yī)生、分子生物學(xué)家SomlyaiG研究發(fā)現(xiàn)的，SomlyaiG于1990年開(kāi)始用低氘水對(duì)癌癥、糖尿病等疾病患者進(jìn)行大量的臨床研究，揭示了低氘水抗癌效果的分 子機(jī)理,發(fā)現(xiàn)低氘水能抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，制約腫瘤細(xì)胞的分解復(fù)制， 最后導(dǎo)致腫瘤質(zhì)量減少，在有些情況下甚至全部覆滅，是一種全新的原 創(chuàng)達(dá)到阻止腫瘤細(xì)胞成長(zhǎng)的新療法。飲用低氘水對(duì)防治癌癥以及癌癥 患者的輔助治療有作用。日本等國(guó)科學(xué)家的應(yīng)用研究也表明了這一 點(diǎn)。2.2.2美國(guó)霍普金斯醫(yī)學(xué)院AgreP發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜上的水通道蛋白質(zhì)，解開(kāi)了

10、水 在生物體的吸收機(jī)理，而且進(jìn)一步指出水通道蛋白的功能缺失與腎 病、水腫有關(guān)。這是水生理學(xué)科領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)，從而獲得2003年諾 貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。同時(shí)指出，只有有序、結(jié)構(gòu)化小分子團(tuán)水能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi) 參與人體物質(zhì)能量、信息代謝。因此低氘水是生命的激活劑、能激活 人體細(xì)胞及機(jī)能、改善新陳代謝，飲用低氘水對(duì)心腦血管病、糖尿病、 新陳代謝紊亂等疾病有一定的輔助治療和預(yù)防作用。2.2.3羅馬尼亞科學(xué)家Haulica等人的多年研究表明：低氘水具有抗氧化能 力，在低氘水環(huán)境中，人類(lèi)大腦和肝臟中抗氧化酶的活性顯著提高。超氧自由基是人類(lèi)衰老的總根源。這是人的細(xì)胞中線(xiàn)粒體上出現(xiàn)的怪 物，它專(zhuān)門(mén)吃掉DNA、RNA遺傳因子

11、或破壞細(xì)胞膜，阻礙正常細(xì)胞分 裂，使人得不到新鮮細(xì)胞而衰老死亡。低氘水的分子非?；钴S，會(huì)帶動(dòng)生命動(dòng)力元素含水離子跑到人體的一切角落 ，靠生命動(dòng)力元素的自身 變價(jià)能力,把超氧自由基的電子吸引過(guò)來(lái)，使超氧自由基變成正常的氧 分子，延緩衰老。飲用低氘水能保健、抗衰老?？捎玫碗瞥删凭嬃希?伏特加、威士忌、白蘭地、雞尾酒、米 酒、果酒以及啤酒等，區(qū)別于普通酒飲料，這種酒具有顯著降低酒精毒 性的作用,減少酒精性肝病的發(fā)生。用低氘水制成非酒精飲料，如:飲用 水、礦化水、磁化水、軟飲料和功能飲料等 ，能改善人類(lèi)健康和生活 質(zhì)量。2.3231科學(xué)家指出，鯨魚(yú)之所以長(zhǎng)得很大，并生活在接近冰山的融冰邊緣區(qū)域

12、，是因?yàn)楹錁O地附近水中的含氘量少，魚(yú)類(lèi)和 浮游生物容易繁殖；侏儒人和矮小動(dòng)物主要生活在氘含量多的赤道非 洲西部，而大型非洲動(dòng)物象和河馬均在氘含量比正常值少的非洲東 部。對(duì)于植物,用低氘水浸泡種子和澆灌，易于種子發(fā)芽和生長(zhǎng)，提高產(chǎn) 量和品質(zhì)。2.3.2水中同位素氘的含量顯著影響化妝品中蛋白質(zhì)、碳酸化合物、脂類(lèi)、 核酸等物質(zhì)的基本性能，使用氘含量低的水生產(chǎn)化妝品是優(yōu)選的，低氘 水是改進(jìn)化妝品品質(zhì)的安全且有效的組分 ，有助于提高皮膚細(xì)胞抗老 化、保濕、抗紫外線(xiàn)照射、抗過(guò)敏等功能。此外，低氘水還可用作制藥用水、消毒用水、動(dòng)植物培養(yǎng)劑等等。3總之,水是生命之源，水中氘元素的含量是衡量水好壞的重要標(biāo)準(zhǔn) ，低 氘水不僅應(yīng)用于科學(xué)研究，低氘水能活化免疫細(xì)胞、改善機(jī)體基礎(chǔ)代 謝水平、抗細(xì)胞突變和延緩衰老等功能，更有益于生命體的生存發(fā)展 和繁衍，對(duì)于人類(lèi)的健康具有重要意義。僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet we