低氘水的作用

1、自然界中的 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 分別稱為氕水 輕水和氘水也稱重水 。天 然水中氘的豐度很低 ,一般為 150 10-4atom%, 低氘水 又稱貧氘水 或無氘水 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。 自從人類發(fā)現(xiàn)同位素以來 ,同位素的制備技術(shù)和同位素產(chǎn)品的應(yīng)用研 究不斷得到開展 ,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 ,重水的別離方法和

2、應(yīng)用范圍取得了重大突 破,對各國的經(jīng)濟(jì)和軍事 開展產(chǎn)生了深刻影響 ;而低氘水的研究那么滯后于重水 ,是近年國外核醫(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)于低氘水制備的專利技術(shù) ,但 大多缺乏實(shí)質(zhì)性的研究內(nèi)容。國外有不少國家涉足低氘水的研究,如匈牙利、烏克蘭、羅馬尼亞、俄羅斯、美國等國家的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)紛 紛公開其研究成果 :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 153010-4atom%;1995 年烏克蘭 Nikolaevich 等公開了一種高真 空 汽

3、 化水 的 方 法制 取 低 氘 、 氚 的 應(yīng)用 水 1998 年 羅 馬尼 亞 RegiaAutonomaActivitatiNucleareSucur 采用自來水或重水廠的 廢水,真空蒸餾得到低氘水 ;俄羅斯國家科學(xué)院也做過大量的水蒸餾研 究工作 ;美國公開了以海水為原料生產(chǎn)低氘水的裝置技術(shù)。 縱觀國內(nèi)外的研究報(bào)道 ,低氘水主要以水為原料 ,采用別離方法制備而 得。低氘水的別離原理雖然簡單 ,但由于天然水中氘同位素豐度極少 且氫同位素的別離系數(shù)小 ,因此別離氘是很困難的 ,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)。 就別離方法而論 ,低氘水的別離方法有化學(xué)交換法、

4、蒸餾法、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?；瘜W(xué)交換法是別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到達(dá)別離的目的。 依據(jù)操作 過程的不同 ,化學(xué)交換法又可分成單溫法和雙溫交換法。單溫交換法 的典型過程是 H2O H2 交換法 ,雙溫交換法的典型過程是 H2S H2O 交換法。除 H2O 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。蒸餾法是別離液相混合物的經(jīng)典方法 ,是利用不同組分蒸汽壓的差異 來實(shí)現(xiàn)別離的 ,由于同位素分子變種的

5、蒸汽壓相差甚小 ,水蒸餾別離制 備低氘水的能耗較高 ,但是水蒸餾法操作簡單可靠 ,生產(chǎn)過程無污染 , 是一種較容易實(shí)現(xiàn)的方法。電解法是一種古老的別離方法 ,水電解時(shí) ,陰極上析出氫氣 ,陽極上析出氧氣 ,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 為同位素效應(yīng) 取決于同位素的相對質(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

6、水主要用于制備超純氕氣、核磁共振溶劑、防治疾病、保 健飲用水及配方用水等。氘豐度!1 10-4atom% 的低氘水 ,可制備超純氕氣應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)研究。 氘豐度 23 10-4atom% 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 ,探測水的分布信息 ,就能夠 繪制出一幅比擬完整的人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像 , 核磁共振成

7、像技術(shù)就是通 過識別水分子中氫原子信號的分布來推測水分子在人體內(nèi)的分布,進(jìn)而探測人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的技術(shù)。 核磁共振技術(shù)是一種無侵襲的檢查方法 ,對患者沒有射線影響 ,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 ,信號強(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)是不需要移動患者就能獲得無重 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)為根底的局限性 ,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

8、全面地顯示心肌運(yùn)動障礙 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 含水含脂肪的局部 ,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。 低氘水就是核磁共振技術(shù)使用的溶劑之一。氘豐度 25135 10-4atom% 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、日本等國的科 學(xué)家都開展了相關(guān)研究。 低氘水具有活化免疫細(xì)胞、 改善機(jī)體根底代 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 植物生命體的生存開展和繁衍。 飲用低氘水可以預(yù)防疾病、 保健身體 , 特別是對某些癌癥等疾病的輔助治療 ,是近年國外核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和水生 理

9、學(xué)領(lǐng)域?qū)Φ碗畱?yīng)用研究的重大突破。經(jīng) O17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)部移動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。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 年開始用低氘水對癌癥、 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 ,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)到達(dá)阻止腫瘤細(xì)胞成長的新療法。 飲用低

10、氘水對防治癌癥以及癌癥 患者的輔助治療有作用。日本等國科學(xué)家的應(yīng)用研究也說明了這一 點(diǎn)。美國霍普金斯醫(yī)學(xué)院 AgreP 發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜上的水通道蛋白質(zhì) ,解開了水 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。羅馬尼亞科學(xué)家 Haulica 等人的多年研究說明 :低氘水具有抗

11、氧化能 力 ,在低氘水環(huán)境中 ,人類大腦和肝臟中抗氧化酶的活性顯著提高。 超氧自由基是人類衰老的總根源。 這是人的細(xì)胞中線粒體上出現(xiàn)的怪 物 ,它專門吃掉 DNA 、RNA 遺傳因子或破壞細(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。低氘水的分子非常活潑 ,會帶動 生命動力元素含水離子跑到人體的一切角落 ,靠生命動力元素的自身 變價(jià)能力 ,把超氧自由基的電子吸引過來 ,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?？茖W(xué)家指出 ,鯨魚之所以長得很大 ,并生活在接 近冰山的融冰邊緣區(qū)域 ,是因?yàn)楹錁O地附近水中的含氘量少 ,魚類和 浮游生物容易繁殖 ;侏儒人和矮小動物主要生活在氘含量多的赤道非 洲西部 ,而大型非洲動物象和河馬均在氘含量比正常值少的非洲東 部。對于植物 ,用低氘水浸泡種子和澆灌 ,易于種子發(fā)芽和生長 ,提高產(chǎn) 量和品質(zhì)。水中同位素氘的含量顯著影響化裝品中蛋白質(zhì)、碳酸化合物、脂類、 核酸等物質(zhì)的根本性能 ,使用氘含量低的水生產(chǎn)化裝品是優(yōu)選的 ,低氘 水是改進(jìn)化裝品品質(zhì)的平安且有效的組