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水是我們賴以生存的重要物質(zhì),大眾對于水的化學式H2O應(yīng)該都不陌生。不過你想過,水不只有H2O一種嗎? 自然界有許多同位素──同種類的原子,卻有不同的中子數(shù)量。比如氫原子的同位素就有三種: 氫(亦寫作氕,元素符號為H)、氘(元素符號為D)、氚(元素符號為T),如下圖。 (A) 氫的同位素原子氫(氕)/氘/氚(B)重水以及一般水[1] 如果今天我們用同位素氘(D)來取代水的氫原子,便會得到化學式為D2O 的水,稱為重水(Heavy water)。重水在自然界中本身就存在,但含量不到萬分之二;一般商業(yè)上量產(chǎn)都是采用電解法將其濃縮成高濃度的重水。 其中氘原子量為氫的兩倍,組成的水重量會比一般水重,密度自然也較大,不過氘本身不具有放射性(部分種類的同位素有放射性)。
雖然這問題很有趣,學界也十分好奇,但我們總不能為了知道答案就找個人來試喝,畢竟攸關(guān)人命茲事體大。因此有團隊以動植物進行了重水的生物實驗,看看會有什么反應(yīng)。 重水對植物以及動物的影響 如果我們以不同含量比例的重水來培養(yǎng)植物,并觀察其成長狀況,就能很清楚的了解重水對植物帶來的影響了。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)重水的含量愈高,植物生長會明顯放慢,而重水的比例超過一半時,植物甚至會死亡。 植物在不同重水比例含量下的成長情形[2] 那么動物呢?在老鼠實驗當中,當老鼠攝入的重水濃度達25%時會導致不孕。若連續(xù)數(shù)天只喝重水,使體內(nèi)重水的含量達到50% 時,需要快速細胞增生的組織(如發(fā)根及胃膜)會最先出現(xiàn)毛病,其余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。
如果人類真的喝了重水會……? 水占了我們身體70% 以上的重量比,人體的細胞、組織、器官、系統(tǒng)都有水的成分,水扮演極重要角色。如果喝進少量重水,不太會影響身體的運作機能;但是在量大的時候,會最先影響新增生的細胞。 重水以氘元素取代氫形成D 2 O之后,分子間的作用力也會隨之改變,比起H 2 O 增強許多(D 2 O 有較強的氫鍵效應(yīng)),對生物體的化學作用力自然不同。第一個影響的是酵素。人的身體內(nèi)充滿酵素(蛋白質(zhì)),每一種酵素有其功用,若重水充滿體內(nèi),便會改變酵素活性,使體內(nèi)很多基本的反應(yīng)中斷而漸漸的失常。另一個影響的是DNA。DNA也是由氫鍵組成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),研究顯示,重水的存在會影響細胞分裂或有絲分裂的過程,也就是細胞的復制與增生。這種傷害與輻射相似,都是改變細胞本質(zhì),影響都可能擴及全身。 不過別太擔心,要影響有絲分裂,體內(nèi)的重水濃度要達到25%~50% 左右才行。而且,其實我們每天都會攝取到微量的重水,自然界的水中,每一公升就含有0.29 克的重水。 |
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