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健康饮水话题离不开的“天然低氘水”(上) | 拿声国际
追求健康是人类永恒的主题,全球对水的研究也越来越细化,虽然低氘水的研究与利用也快速得到了发展,但由于低氘水的研究发展较晚,民众对低氘水的概念等专业知识结构依然存在认知偏差或者完全的不了解。
事实上自上世纪70年代起,各国科学家就对“氘”在生物学领域的应用展开了深入研究,发现“氘”和我们的健康存在着紧密的联系,而低氘水更是被赋予了“生命之水”的称号,今天我们就来聊一下“低氘水”是一种怎样神奇的存在。
由于篇幅较长,此文将分为上下两篇进行更新。
一、低氘水的概念
二、低氘水的类别
三、低氘水的研究
四、天然低氘水何以被称为“生命之水”
五、天然低氘水的发展现状
六、天然低氘水的发展前景
1. “氘”的概念
1931年底,美国科学家哈罗德·克莱顿·尤里(Harold Clayton Urey)在蒸发了大量液体氢之后,利用光谱检测的方法发现了重氢,根据尤里的建议,重氢被命名为“Deuterium”,中文译为“氘”,符号:D。后来英、美的科学家们又发现了质量为3的tritium,中文译为氚,符号T,是具有放射性的另一重要氢同位素。
什么是同位素?用一个比较形象的比喻就是氢有三个同卵双胞胎,分别是氕piē(不含中子)、氘dāo(一个中子)、氚chuān(两个中子) ,化学式为:1H、2H、3H。
氕是稳定性同位素,但氕1H的天然丰度为99.98%,被我们日常认为是氢的本体。
而氘【dāo】2H因为比氕【piē】多了一个中子 则被称为“重氢”。
氚【chuān】3H比氕【piē】多了两个中子被称为“超重氢”,是放射性同位素,虽然质量大但不够稳定,一般从核反应中可以制得,几乎不存在自然界中,因此在饮用水领域的研究可以忽略不计。
2. “氘”的危害
自“氘”被发现后,人们开启了关于氘的系统研究,科学家们最初的方向是为研究氢弹和原子弹原料开始的,随着研究的不断深入,上世纪70年代开始有学者从生物学角度研究氘对生命体的影响,并提出氘可以导致衰老,改变参与DNA反应的酶分子,影响DNA的遗传和复制。通过对含氘量高的重水动物实验中,大鼠都会出现与化疗后相似的症状。
在重水的环境下,DNA的合成自由能变高,核酸以及蛋白合成速率减慢,从而使其在细胞周期发生阻滞,长此以往会导致细胞分裂停止,代谢减慢,人体失去稳态从而导致多器官功能衰竭,这也是氘含量高的危害性表现。
而且生物体内氘含量越高危害性越大。
文献参考:[1] MurphyJ.Desaive.GiarettiW.et al.Wxperimental results on mammalian cellsgrowing in vitro in deuterated medium for neutron-scattering studie[J].J Cell Sci.1977.25(25):87-94
3. 什么是低氘水
氢/氕与氧化合生成的为轻水(H2O),当氘作为氢原子的同位素与氧气结合时,产生的水被称为“重”水——D2O,重水拥有着和普通水相同的味道和颜色,地球上的自然水通常为轻水和重水的混合物,而且各地的海洋和淡水中重水呈现不均匀分布状态。
研究发现未受污染的河水中氘的质量浓度(D/D+H)一般为150ppm(百万分之一),因此通常认为氘浓度低于150ppm的水即为“低氘水”。
说明:
关于天然低氘水的标准,此前一直处于混乱状态,由于检测方式不同采用的表述方式也不同,不利于消费者理解,更加不利于行业的发展。
为了规范行业发展,由北京包装饮用水行业协会联合中国民族医药协会牵头制定的《天然低氘水》团体标准,已经成功立项,不久之后对天然低氘水的标准及生产工艺将会进行统一规范要求,目前《天然低氘水》团体标准正在面向社会公开征集该标准的起草单位和起草人。
从获取方式上,低氘水可以分为人工低氘水和天然低氘水。
1. 人工低氘水
人工低氘水是指通过人工技术的方式降低普通水中氘元素的含量,使其变成低氘水。目前,国内关于人工低氘水的研究报道较少,偶有关于低氘水制备的专利技术也大多缺乏实质性的研究内容。
国外有不少涉足低氘水的研究,主要是采用精馏法、电解法和化学交换法来进行制取。人工低氘水获取主要是以水为原料制备而得,但由于氘的丰度极少,分离系数小,很难分离氘,因此制备低氘水的能耗极大,这也是为什么曾有报道国内一瓶低氘水就要上百元的原因,因此,人工低氘水目前并不具备普及的意义,而且很多化学交换法生产的低氘水并不适宜用作饮用水。
2. 天然低氘水
天然低氘水是指在自然过程中,由于水汽中同位素的分馏作用,使得分布在高纬度和高海拔地区的降水和冰雪融水中氘含量比标准值低。
氘聚集在地心引力高的地方,例如赤道附近,深海等地氘含量较高,约为155PPM;氘含量平均的地方是温带地区,所以大部分地区的氘含量是150PPM;氘含量低的地区是地心引力低的极地地区(因地球自转产生离心力的影响)在海拔4000米的地方,氘度大概比平原地区低10%左右。约为120-130左右,所以冰川水就是天然低氘水
3. 天然低氘水的特点
水质纯净无污染:冰川的形成需要历经万年甚至百万年时间,同时较低温度的冰川中细菌和病毒一般较难生存。通过污染物含量分析发现,冰川水中酚类化合物、汞、氰化物、铅、砷、氟化物等污染物指标远低于限量标准,有害物质含量极低,尤其是无放射性元素污染,更因冰川都远离城市,几乎没有现代工业和人为污染,是优质的淡水资源。[2]王飞腾、《低氘水》.2022
天然的低氘特性:冰川的形成过程给冰川水氘浓度的降低形成了得天独厚的条件,经过几千万年累积的冰川,千万遍进行氘和氢的分离,层层“提纯”,形成了天然冰川低氘水。
而且冰川水中因自然运行产生的低氘含量不会因季节和年际变化产生大的波动,氘含量较为稳定,在目前已知的发现中,自然资源里氘浓度最低的区域是南极附近的冰川,其浓度低至88ppm左右!此外新疆阿尔泰山的克兰河、西藏念青唐古拉山冰川水都是目前国内发现的天然低氘水源 。参考《中国冰川目录》,海拔分布
低钠低矿化度:通过检测发现,冰川水中钠的含量偏低。钠离子是维系机体生理功能和内环境稳态的必需成分之一,但现代居民饮食钠盐摄入量普遍偏高。高血压、脑卒中、心血管和肥胖等疾病均与钠盐摄入超量有密切关系(O'donnell et al.,2012),因此低钠摄入是健康新需求。
获取成本较低:虽然相较普通天然水的获取成本而言,天然低氘水获取成本偏高,但相较于人工低氘水的获取方式,天然低氘水的获取成本就非常低了,这让天然低氘水拥有了可推广普及的意义。
自上世纪70年代有科学家通过试验发现并提出氘对生物机体的危害之后,就引起了更多科学家通过反向思维思考“既然含氘量高的重水对生命健康有不可预估的危害,如果水中氘含量变少会怎么样呢?”
1. 第一位研究低氘水的人
1988年匈牙利医生、生物学家高博.索姆利艾博士率先对“低氘水”展开了研究,自1990-1993年,其所在研究所更是进行了广泛的氘消耗临床试验,并通过猫、狗、小鼠的生物体试验,发现氘含量低的水会降低L成纤维细胞系的成长速度,抑制小鼠移植瘤的生长。依据这一理论索姆亚博士开始用低氘水对癌症、糖尿病等疾病患者进行了大量的临床研究,发现低氘水对癌症的预防和辅助治疗有着非同一般的神奇作用 。
从1992年至1999年,索姆利艾博士及其团队管理了约350吨低氘水,获得了大约1,200项专利,产生了超过12,000页的书面记录。截至2019年,索姆利艾博士所在研究所共有2222例低氘水案例研究。
2.目前低氘水研究进程
根据1992—2021年间低氘水文献数据得出,目前全球有来自罗马尼亚、俄罗斯、匈牙利、伊朗、美国、日本、乌克兰、法国、德国、英国等18个国家的学者开展了低氘水的研究,我国学者自2009年也陆续展开了对低氘水的研究,目前也已经具有了一定的研究成果,只是报道较少。
据统计,全球对低氘水的研究70%以上的关键词与医学或者生物学有关。研究热点主要集中在低氘水对抗抑郁、抗氧化、防衰老、抗辐射、降血糖、保护心血管系统、抗肿瘤等生物学效应方面的作用及其相关机制上。
而且美国、日本等发达国家目前已经将低氘水的运用推广到了医疗领域。低氘水不仅具有活化免疫细胞、改善身体基础代谢水平、抗细胞突变和延缓衰老等功能,更对一些顽固的癌症、心血管、糖尿病等具有一定的辅助治疗和预防作用,对于人类的健康具重要意义。
文献参考:.Altermatt, Hans J., Jan‐Olaf Gebbers, and Jean A. Laissue. "Heavy water delays growth of human carcinoma in nude mice." Cancer 62.3 (1988): 462-466
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