喝下重水會怎麼樣？

• 重水結成的冰具有較大密度，會沉於一般水中

水是我們賴以生存的重要物質，大眾對於水的化學式 H₂O 應該都不陌生。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； 一般商業上量產都是採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）。

那麼，重水喝下去有什麼影響？重水能喝嗎？

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，看看會有什麼反應。

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植物，並觀察其成長狀況，就能很清楚的了解重水對植物帶來的影響了。實驗結果發現重水的含量愈高，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]

那麼動物呢？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。若連續數天只喝重水，使體內重水的含量達到 50% 時，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。

可見，重水對動植物都有負面影響，尤其是生長方面。

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 D₂O 之後，分子間的作用力也會隨之改變，比起 H₂O 增強許多（D₂O 有較強的氫鍵效應），對生物體的化學作用力自然不同。第一個影響的是酵素。人的身體內充滿酵素（蛋白質），每一種酵素有其功用，若重水充滿體內，便會改變酵素活性，使體內很多基本的反應中斷而漸漸的失常。另一個影響的是 DNA。DNA 也是由氫鍵組成的穩定結構，研究顯示，重水的存在會影響細胞分裂或有絲分裂的過程，也就是細胞的複製與增生。這種傷害與輻射相似，都是改變細胞本質，影響都可能擴及全身。

不過別太擔心，要影響有絲分裂，體內的重水濃度要達到 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 2.9 克的重水。

參考文獻

1. Heavy Water Ice Cubes Do Not Float. mathscinotes. 2014/2/23
2. Koch, Steven et. al. The biophysical effects of deuterium oxide on biomolecules and living cells through open notebook science.The University of New Mexico  Digital Repository. 2013/5/9

• 文字編輯/翁郁涵

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