d2o 活得科学：喝下重水会怎么样？

由重水形成的冰密度很高，在一般水中会下沉

水是我们赖以生存的重要物质，公众应该熟悉水的化学分子式H2O。但是你有没有想过H2O不是唯一的水源？

自然界中有许多同位素——同种原子，但中子数量不同。比如氢原子有三种同位素:氢(也写成Zhen，用元素符号H)、氘(用元素符号D)、氚(用元素符号T)，如下图所示。

(a)氢(氢)/氘/氚(b)重水和普通水的同位素原子[1]

今天，如果我们用氘(D)代替水的氢原子，我们将得到化学式为D2O的水，它被称为重水。重水存在于自然界本身，但含量不到万分之二。一般在商业批量生产中通过电解浓缩成高浓度的重水。

氘的原子量是氢的两倍，水的成分会比普通水重、密度大，但氘本身不具有放射性(某些种类的同位素具有放射性)。

那么，喝重水有什么作用呢？我可以喝重水吗？

虽然这个问题很有意思，学术界也很好奇，但是我们不能为了知道答案就找人去尝试。毕竟生命危在旦夕。因此，一个小组用动物和植物在重水中进行了一项生物实验，看看会发生什么。

重水对动植物的影响

如果我们用不同比例的重水栽培植物，观察它们的生长，就可以清楚地了解重水对植物的影响。实验结果表明，重水含量越高，植物生长越慢，当重水比例超过一半时，植物甚至会死亡。

植物在不同比例的重水下的生长[2]动物呢？在小鼠实验中，当小鼠摄入的重水浓度达到25%时，就会导致不育。如果只喝几天重水，让体内的重水含量达到50%，那么需要快速细胞增殖的组织(如发根、胃膜)会先生病，其他组织疾病会随着浓度的增加而增加。当达到90%时，老鼠会很快死亡。

可见，重水对动植物有负面影响，尤其是对生长。

如果人类真的喝重水，他们会吗...？

水占我们身体重量的70%以上。人体的细胞、组织、器官和系统都含有水，水起着非常重要的作用。如果喝少量的重水，不会影响身体的机能；但量大了，首先会影响新生细胞。

重水在用氘取代氢形成D2O后，分子间作用力也会发生变化，比H2O强得多(D2O氢键效应强)，对生物体的化学作用力自然不同。第一个作用是酶。人体内充满了酶(蛋白质)，每种酶都有自己的功能。如果体内充满了重水，就会改变酶的活性，从而中断体内很多基础反应，逐渐变得不正常。另一个影响是DNA。DNA也是由氢键组成的稳定结构。研究表明，重水的存在会影响细胞分裂或有丝分裂的过程，即细胞的复制和增殖。这种伤害类似于辐射，改变细胞的本质，其影响可能扩散到全身。

不过不用太担心。要影响有丝分裂，体内的重水浓度必须达到25% ~ 50%左右。而且，其实我们每天都得到少量的重水，每升天然水含有2.9克的重水。

参考

重水冰块不漂浮。数学竞赛。2014年2月23日

科赫，史蒂文等人。艾尔。通过开放式笔记本科学研究氧化氘对生物分子和活细胞的生物物理效应。新墨西哥大学数字资源库。2013/5/9