重水,也被稱為氧化氘(D2O),是由氫同位素氘和氧組成的水。
美國科學家、諾貝爾獎獲得者哈羅德·尤裡於1931年發現了氘,並能將其濃縮在水中。
純重水和普通水在物理性質上最顯著的區別是前者液體的密度大約高11%,這主要是由於氘的重量大約是氫的兩倍。
一個長期懸而未決的謎題與重水的味道有關。
「20世紀30年代的一些軼事證據表明,純重水的味道與純普通水的中性味道截然不同,通常被描述為『甜』,」研究報告的主要作者Masha Niv博士和Pavel Jungwirth博士及其同事說。
「然而,Urey和Failla在1935年發表在《科學》雜誌上的一篇短文中權威地提出了這個問題,文章的結論是,在品嘗之後,『我們兩人都無法發現普通蒸餾水和純重水味道之間的細微差別』。」
「這對進一步的人類研究產生了罕見的抑制作用,有關重水影響的研究主要集中在動物或細胞模型上。」
科學家們通過一系列人體感官實驗、小鼠行為實驗、甜味細胞實驗和計算模型,解決了重水的味道問題。
他們的研究結果表明,根據水的味道,人類可以清楚地將重水與普通水區分開來。
研究報告的作者說:「人類受試者始終如一認為重水是溫和的甜味,比普通水要甜得多。」
「此外,重水增加了某些甜味劑的甜味。」
研究結果還表明,重水通過人的甜味受體TAS1R2/TAS1R3產生甜味。
科學家們說:「未來的研究應該能夠闡明確切位置和作用機制,以及為什么正常的水會激活TAS1R2/TAS1R3,從而產生甜味(而不是其他味道)的原因。」
「為了達到這個目的,位點定向誘變以及確定這種受體的精確結構將是至關重要的。」
研究結果於2020年5月22日發表在bioRxiv.org網站上。
重水能喝嗎?
重水(Deuterium oxide)是由氘和氧組成的化合物。在天然水中,重水的含量約佔0.015%。由於氘與氫的性質差別極小,因此重水和普通水也很相似。
重水與普通水的化學性質一樣,某些物理性質不同。普通水的沸點為100℃,重水的沸點為101.42℃;普通水的冰點為0℃,重水的冰點為 3.8℃。
不過,不要認為重水沒什麼特別的,就可以和普通水一樣隨意飲用。儘管氘本身不具有放射性(部分種類的同位素有放射性),但重水也會對動植物產生影響。
有實驗證明,以不同含量比例的重水來培養植物,隨著重水的含量提高,植物生長會明顯放慢,而重水的比例超過一半時,植物會死亡。
在老鼠實驗中,當老鼠攝入的重水濃度達25%時會導致不孕。若連續數天只喝重水,使體內重水的含量達到50%,需要快速細胞增生的組織(如髮根及胃膜)會最先出現毛病,其餘組織病變也隨著濃度加高越來越多。直到高達90%時,老鼠便會快速死亡。
喝重水的有害影響取決於實際攝入的水量。喝幾毫升或一小杯或許不會有明顯效果。但如果大量飲用,人最先感受到的影響可能是頭暈。
重水的密度比普通水大,會影響內耳中的液體,所以會引起眩暈。因為液體對保持平衡至關重要,任何密度的變化都可能導致頭暈。
重水以氘元素取代氫形成D2O之後,分子間的作用力也會隨之改變。氘形成的氫鍵比氫形成的氫鍵更強,這可能會影響細胞分裂或有絲分裂。
氘影響有絲分裂的方式是通過削弱有絲分裂紡錘體平均分裂細胞的自然能力。用重水代替體內25%的水可能會導致絕育。如果替換了50%或更多,這可能會導致死亡。
因為細菌沒有有絲分裂,所以它們可以在重水中繁殖。
重水的特殊價值主要體現在原子能技術應用中。製造威力巨大的核武器,就需要重水來作為原子核裂變反應中的中子的減速劑。
電解重水可以得到重氫,重氫是制氫彈的原料,重氫進行核聚變反應時,可放出巨大的能量,而且不會汙染環境,是一種潛在的清潔能源。
編譯/前瞻經濟學人APP資訊組