重水

重水（Heavy Water）又名氧化氘[dāo]，氘水，化學(xué)式為D2O，是由氘和氧組成的化合物。相對(duì)分子質(zhì)量為20.0275，比普通水（H2O）的相對(duì)分子質(zhì)量18.0153高出約11%，密度也比普通水大，因此叫作重水。在普通水中占比極小，不到普通水質(zhì)量的0.02%。1931年，美國(guó)化學(xué)家H.C.尤里和F.G.布里克維德在液氫中發(fā)現(xiàn)氘。是一種無(wú)色無(wú)味無(wú)臭的液體，物理性質(zhì)與普通水略有差異，摩爾質(zhì)量20.028g/mol，密度1.1044g/cm3（25°C），比普通水略重，熔點(diǎn)3.81°C，沸點(diǎn)101.4°C，都比普通水略高，黏度1.107cP（25°C），蒸氣壓1.999kPa（20°C）。另外，重水中的氘與普通水中的氫發(fā)生交換作用會(huì)生成半重水（HDO），重水的化學(xué)性質(zhì)和普通水基本相似，但化學(xué)反應(yīng)速度比普通水慢。由于氘在電極上的放電速率比氫慢，因此重水電解速率比普通水要小，可以用電解法從水中提取。重水與普通水沸點(diǎn)有一定差別，因此也可以用蒸餾法進(jìn)行提純。

重水被廣泛的用于核反應(yīng)中的減速劑和冷卻劑，也是制造氫彈的原料，同時(shí)也作為示蹤物用于示蹤技術(shù)的檢測(cè)。還可以作為蛋白質(zhì)紅外光譜測(cè)定的溶劑、建造中微子探測(cè)器的原料、制備氘代試劑的原料及臨床眼科手術(shù)使用。

重水不能維持動(dòng)植物生命，重水對(duì)一般動(dòng)植物的致死濃度為60%。植物種子如果浸在重水里就不能很好地萌發(fā)，甚至完全不能發(fā)芽。

結(jié)構(gòu)與組成

重水和普通水一樣，也是由氫和氧化合而成的液態(tài)化合物，不過(guò)，重水分子和普通水分子的氫原子有所不同。氫有3種同位素，一種是氫，它只含有一個(gè)質(zhì)子，兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子化合可以生成普通的水分子；另一種是重氫一氘，它含有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，兩個(gè)氘原子和一個(gè)氧原子化合后可以生成重水分子；一個(gè)氫原子、一個(gè)氘原子和一個(gè)氧原子可組成半重水分子；還有一種是超重氫一，它含有一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子，兩個(gè)氚原子和一個(gè)氧原子化合后可以生成超重水分子。

地球上，每3200個(gè)水分子約有一個(gè)實(shí)際上是半重水分子，每4100萬(wàn)個(gè)水分子大約有一個(gè)天然的重水分子。一般的半重水都不純正，通常是50%HDO，25%的H2O及25%的D2O。

發(fā)現(xiàn)歷史與生產(chǎn)情況

1931年底，美國(guó)化學(xué)家哈羅德·尤里等人，在極低溫度下用光譜分析法找到了一種新的氫。他們?cè)谧鏊?a href="/hangzhouzhucheng/754375756402366398.html">電解實(shí)驗(yàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)陰極附近從摻酸的水中逸出的氫氣有輕重兩種，較輕的氫大量逸出在先，較重的氫微量逸出在后。這個(gè)新的較重的氫元素被命名為氘，化學(xué)符號(hào)是D。氘與氧結(jié)合生成的水稱為重水。

1933年，美國(guó)的G.N.路易斯和R.T.麥克唐南利用電解法得到0.5毫升重水，純度為65.7%，再經(jīng)電解，得0.1克接近純的重水。

1934年，中國(guó)科學(xué)家張青蓮在德國(guó)柏林物理化學(xué)系學(xué)習(xí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)重水的凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)均高于普通水，但其液相消失的臨界溫度卻低于普通水的反?，F(xiàn)象；完成普通水與重水全溫程的密度圖的研究；提出半重水和重氧水在地球上的分布理論。

1934年，挪威利用廉價(jià)的水力發(fā)電，在里尤坎建立了世界上第一座重水生產(chǎn)工廠，該工廠采用水電解的方法制備重水，年產(chǎn)量約1.5噸重水。德國(guó)在第二次世界大戰(zhàn)期間占領(lǐng)挪威，將里尤坎重水廠制備重水改為氫水交換法，年產(chǎn)量增加至5噸左右重水。

同時(shí)期，美國(guó)制定曼哈頓工程計(jì)劃，采用電解法，在?？松梨?/a>的加拿大哥倫比亞省特萊爾聯(lián)合礦冶公司生產(chǎn)重水，年產(chǎn)量約6噸重水。美國(guó)曼哈頓工程計(jì)劃生產(chǎn)重水的第二種方法是水的蒸餾法。陸軍軍械工廠建立了三套重水工廠，其總生產(chǎn)能力為13噸D2O/年。

1958年，蘇聯(lián)宣布建成重水生產(chǎn)廠，采用的水電解的原理，年產(chǎn)量約為4噸。

1958年，兩家專搞低溫工程的公司將兩個(gè)用蒸餾氨合成氣濃縮氘的實(shí)驗(yàn)工廠投入運(yùn)行。所有權(quán)由液態(tài)空氣公司和法國(guó)圖盧茲的國(guó)家氮工業(yè)局兩家共有。林德冷凍機(jī)械公司在德國(guó)赫希斯特的赫希斯特染料聯(lián)合企業(yè)的合成氨廠設(shè)計(jì)并建立了第二個(gè)這樣的產(chǎn)氘工廠。這兩個(gè)廠的產(chǎn)量分別約為每年2噸和6噸重水。

1961年，林德集團(tuán)為印度設(shè)計(jì)了一個(gè)年產(chǎn)為14噸的蒸餾電解氫的重水廠，其電解氫原料氣來(lái)自印度政府在楠加爾的合成氨廠，其中氘豐度是天然來(lái)源的三倍。

60年代末期，法國(guó)的馬贊加布建立了一個(gè)采用氨-氫交換法生產(chǎn)重水的工廠，年產(chǎn)量可達(dá)26噸。

杜邦在美國(guó)南卡羅來(lái)納州的艾肯設(shè)計(jì)、建造并經(jīng)營(yíng)了三個(gè)生產(chǎn)重水的工廠，采用硫化氫水雙溫交換法每個(gè)廠的年生產(chǎn)能力為160噸重水。

1970年，中國(guó)建立了第一座現(xiàn)代化重水生產(chǎn)廠。

2015年8月17日，加拿大氫同位素供應(yīng)商Isowater公司宣布，已完成一個(gè)總投資320萬(wàn)美元的旨在推進(jìn)重水生產(chǎn)的D2X工藝項(xiàng)目。

理化性質(zhì)物理性質(zhì)

重水是無(wú)色無(wú)味無(wú)臭的液體，摩爾質(zhì)量20.028g/摩爾，密度1.1044g/cm3（25°C），熔點(diǎn)3.81°C，沸點(diǎn)101.42°C，黏度1.107cP（25°C），蒸氣壓1.999kPa（20°C）。其物理性質(zhì)與普通水、半重水略有差異，主要差別見(jiàn)下表：

化學(xué)性質(zhì)

重水的化學(xué)性質(zhì)和普通水基本相似，但化學(xué)反應(yīng)速度略有差異。如電解水時(shí)，普通水釋放H的速度比重水快6倍。

重水最簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)是和普通水的離子交換：

H2O+D2O2HDO。

重水和酸、堿相互作用的時(shí)候，也伴隨有氫和氘的交換。

在有機(jī)化合物和重水作用的時(shí)候，只有化合物里那些和氧原子或者和氮直接相連的氫原子才會(huì)和氘進(jìn)行交換，而和碳原子相連的氫原子一般都不參與和氘的交換反應(yīng)。

應(yīng)用領(lǐng)域核反應(yīng)領(lǐng)域

重水慢化性能好，吸收中子少，因此被用于制造核反應(yīng)的重水堆，重水堆的突出優(yōu)點(diǎn)是能最有效地利用天然鈾，而且燃料燒得比較徹底。如果采用低濃度，重水堆消耗與輕水堆相比，可節(jié)省38%的天然鈾，還容易改用另一種核燃料。重水堆的缺點(diǎn)主要是體積大、造價(jià)成本高。

制造氫彈

重水電解后得到的氘是制造氫彈的原料，氘核和氘核可以生成氦核，氘核和氚核也可以生成氦核，這種原子核反應(yīng)叫做聚變。在這種核聚變反應(yīng)中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱。不過(guò)這種聚變需要幾千萬(wàn)度甚至幾億度的高溫下才能發(fā)生。氫彈里就是利用普通原子彈產(chǎn)生的高溫來(lái)引爆的。

作為示蹤物追蹤檢測(cè)

由于重水比普通水約重10%,它在一種水溶液中的存在量即使少到十萬(wàn)分之一也能檢出。因此重水和氘在研究化學(xué)和生理變化中是一種寶貴的示蹤材料。例如用稀重水灌溉某些樹(shù)木,可以測(cè)知水在這些植物中運(yùn)行速度極快，每小時(shí)可行十幾公尺到幾十公尺。把金魚(yú)養(yǎng)在含有少量重水的水中,可以確定水在魚(yú)體與周圍介質(zhì)之間的全部交換在四小時(shí)內(nèi)已經(jīng)完成。測(cè)定飲過(guò)大量稀D2O的人尿中氘的含量，證明水分子在人體中停留時(shí)間平均14天?？梢?jiàn)，用氘代替普通氫，可以研究動(dòng)植物的消化和新陳代謝過(guò)程。

煙草水分研究

利用同位素重水跟蹤煙草中的水分子， 從而研究水分在加工過(guò)程中的轉(zhuǎn)移變化。 首先將煙絲真空干燥以脫去煙絲中的全部水分，加入等量 D2O使其真空復(fù)吸， 達(dá)到平衡。 然后在不同的抽樣點(diǎn)對(duì)煙絲加工過(guò)程中的水分D2O用真空管道技術(shù)進(jìn)行完全提取。經(jīng)乙酸酐衍生化處理后，再用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC - MS）分析，通過(guò)分析氘代乙酸與乙酸的摩爾比 ， 得到 D2O與 H2O的摩爾比。從而確定在整個(gè)工藝過(guò)程中煙絲中的水分損失量和損失點(diǎn)。

土壤水分研究

采用重水作為示蹤物研究土壤水分的變化，利用氘氣和氫氣的熱傳導(dǎo)性不同，土壤經(jīng)過(guò)預(yù)處理去除雜質(zhì)，利用氣相色譜檢測(cè)氘量，從而計(jì)算土壤中水分的變化。

測(cè)定蛋白質(zhì)紅外光譜

去卷積和二階導(dǎo)數(shù)的方法對(duì)蛋白質(zhì)的定性分析十分有用，但在對(duì)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析時(shí)，除了進(jìn)行去卷積與二階導(dǎo)數(shù)的處理外，曲線擬合、結(jié)合模式識(shí)別的處理，可定量分析獲得各種二級(jí)結(jié)構(gòu)的相對(duì)含量。但在實(shí)際操作中，盡管采用傅立葉去卷積二階導(dǎo)數(shù)等技術(shù)可以使一些二級(jí)結(jié)構(gòu)重疊的吸收峰分開(kāi)，但并不能區(qū)分開(kāi)α螺旋和無(wú)規(guī)則卷曲兩種二級(jí)結(jié)構(gòu)，也不能夠排除水的干擾。水在3700～2800 cm-1,1800~1600 cm-1,1000cm-1以下區(qū)域有強(qiáng)吸收，酰胺I帶在1700~1600cm-1的區(qū)域內(nèi)也有強(qiáng)吸收，所以水的吸收與胺I帶的吸收重疊。而重水的吸收位于4000~2900cm-1，2000~1300cm-1以及1100～900cm-1區(qū)域,在酰胺I區(qū)有較低的紅外吸收，同時(shí)以重水代替水作為溶劑并不會(huì)改變蛋白質(zhì)的活性和構(gòu)象。因此，在水和重水介質(zhì)中分別測(cè)定蛋白質(zhì)的紅外光譜，二者互相補(bǔ)充就基本上可以獲得蛋白質(zhì)的所有紅外光譜信息。

建造中微子探測(cè)器

由于恒星的內(nèi)核進(jìn)行聚變反應(yīng)，發(fā)射出巨量的中微子。1960年代末期，雷·戴維斯設(shè)計(jì)并建造了一臺(tái)中微子探測(cè)器，建于南達(dá)科他州霍默斯塔克金礦地下1.5km處，用于研究太陽(yáng)發(fā)射的中微子。另一個(gè)精密的中微子設(shè)施是加拿大安大略省的大薩德伯里中微子天文臺(tái)（SNO）。這個(gè)探測(cè)器由1000t重水構(gòu)成，可以以3種方式探測(cè)中微子。

氘代試劑的制備

有機(jī)化合物中的氫原子被氘取代可以帶來(lái)額外的特性和功能。例如α氘代氨基酸作為一種高效的蛋白質(zhì)標(biāo)記，已被應(yīng)用于核磁共振（NMR）、氫氘交換質(zhì)譜 (HDx．MS)、x射線晶體學(xué)和拉曼散射顯微學(xué)中。此外， 氘代的氨基酸與天然氨基酸僅有微小的差別，但可為某些藥物分子提供增強(qiáng)的代謝特性。因此，建立高效、便捷的氘化反應(yīng)方法學(xué)具有重要的研究意義，由于重水是最容易獲得的氘源，因此直接使用重水進(jìn)行氘化反應(yīng)，具有經(jīng)濟(jì)綠色的優(yōu)勢(shì)。

助力眼科手術(shù)

重水無(wú)色、透明，注入玻璃體腔內(nèi)不影響對(duì)眼底的觀察。重水比重大，接近水的2倍，注入眼內(nèi)后，它可排出視網(wǎng)膜下液及未凝固的血液，將視網(wǎng)膜壓平。第三，重水具有一定的表面張力，與水、硅油可形成清晰的界面，便于術(shù)中識(shí)別。當(dāng)視網(wǎng)膜裂孔周圍的牽引因素松后，重水不會(huì)從裂孔進(jìn)入視網(wǎng)膜下，但如果裂孔仍處于開(kāi)放狀態(tài)，則可能進(jìn)入視網(wǎng)膜下，造成取出困難。最后，重水沸點(diǎn)高，可在重水環(huán)境下直接光凝視網(wǎng)膜而不至于發(fā)生氣化和分解。不與水、硅油及血液相溶，由于比重大，可以壓迫止血。因此重水被廣泛用于臨床眼科手術(shù)中。

臨床作用前景

有研究表明，高濃度重水有藥理效用甚至臨床療效。 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明果糖喂養(yǎng)使大鼠血漿葡萄糖、胰島素和三酸甘油脂等濃度升高、平滑肌增生、腎臟細(xì)小動(dòng)脈壁增厚。但如在果糖喂養(yǎng)的大鼠飲用水中添加5％的重水時(shí)，發(fā)現(xiàn)能使這組大鼠的血壓下降，游離鈣濃度降低。

制備方法

重水可以通過(guò)精餾法、電解法、化學(xué)交換法（分為單溫交換和雙溫交換）等進(jìn)行制備。

蒸餾法水蒸餾法

蒸餾法是利用1H2O和D2O的揮發(fā)性不同進(jìn)行的，蒸餾過(guò)程中液相和氣相在蒸餾塔中逆向流動(dòng)，蒸汽上升過(guò)程中會(huì)逐漸富集揮發(fā)性較高的組分1H2O，液體在逐級(jí)溢流到塔底的過(guò)程中富集揮發(fā)性較低的組分D2O。

但由于水的兩種組分揮發(fā)性差別較小，蒸餾過(guò)程中需要串聯(lián)很多分離級(jí)，并且水的汽化潛熱很大，生產(chǎn)過(guò)程需要消耗大量能源，很不經(jīng)濟(jì)，故水蒸餾法主要用于重水豐度從15%-90%左右的中間富集階段和90%以上的最終富集階段，以及重水反應(yīng)堆中降質(zhì)重水的在富集和重水除氚。

液氫蒸餾法

原理是利用液態(tài)氫的兩種組分（H)和氘（D）揮發(fā)性差別來(lái)富集D2，再與O2化合得到重水，具體步驟為：先初步富集得到5%-10%的HD，進(jìn)一步富集得到90%以上的HD，而后分解HD得到H2、HD、D2的混合物，經(jīng)提純富集得到純D2，最后將D2與O2化合。

液氫分離法的分離系數(shù)較大，蒸發(fā)潛熱少，能耗低，并且請(qǐng)資源豐富，是一種很好的方法，缺點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程需要在極低溫度下進(jìn)行，技術(shù)難度大，并且對(duì)原料純度要求高。

液氨蒸餾法

液氨蒸餾法的分離原理同水蒸餾法，利用分離系數(shù)的不同進(jìn)行重水的制備，液氨蒸餾的分離系數(shù)雖比水蒸餾的分離系數(shù)略大些，氨中的氫含量也比水多50%，但分離系數(shù)仍不算大。采用熱泵流程和高效填料塔作為初濃段的濃縮手段，雖可減少一些能耗，但工廠的規(guī)模受到氨產(chǎn)量的限制。一般僅用于化肥廠作為副產(chǎn)品來(lái)制取重水。

電解法

做法是通過(guò)加入氫氧化鈉、氫氧化鉀等電解質(zhì)使得純水能夠?qū)щ?，而后進(jìn)行電解，電解是陰極上放出的氫氣會(huì)含有較多的氕，電解槽中的水中則含有較多的氘。該方法需要消耗大量的電能，成本非常高，僅適用于把重水豐度從90%提高到99%以上的最終富集階段。電解法能夠與任何其他方法相結(jié)合，適應(yīng)性較強(qiáng)。

化學(xué)交換法氫-水交換法

將液態(tài)水加熱全部汽化后裝入裝有親水催化劑的反應(yīng)器，氫氣與干燥蒸汽之間發(fā)生同位素交換反應(yīng)：

氘從氫氣HD轉(zhuǎn)入水蒸氣HDO中，反應(yīng)后的氣體與液態(tài)水接觸，氘就會(huì)由汽態(tài)HDO轉(zhuǎn)入液態(tài)HDO：

水蒸氣和氫氣繼續(xù)往上流動(dòng)，液態(tài)的HDO則會(huì)向下流動(dòng)，最后在所有的氘均由汽相轉(zhuǎn)入液相，將上面兩反應(yīng)式相加，總的結(jié)果為HD（氣）中的氘存入HDO（液）中：

最后在各級(jí)交換塔中進(jìn)一步濃縮，最后通過(guò)蒸餾生產(chǎn)出反應(yīng)堆級(jí)重水（D2O）。

硫化氫-水雙溫交換法

該方法是工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用的方法，使用便宜易得的水作為原料，生產(chǎn)規(guī)模不受氘源限制，并且無(wú)需催化劑同位素就能在液態(tài)水和硫化氫之間快速進(jìn)行反應(yīng)交換。

該反應(yīng)的分離系數(shù)隨溫度差別大，30°C時(shí)為2.22，130°時(shí)為1.76，利用這點(diǎn)可以通過(guò)中間產(chǎn)品的回流來(lái)富集重水，因此叫做雙溫交換法，最后送入蒸餾單元，以制備反應(yīng)堆級(jí)重水（D2O）

氨-氫交換法

該方法的經(jīng)濟(jì)性與硫化氫水雙溫交換法相當(dāng)，在液氨與氫氣之間進(jìn)行同位素交換，把氘由氫氣濃集到氨中：

NH3（液)+HD（氣)NH2D（液)+H2（氣）

在氨氫交換塔內(nèi)，氣體從塔底向塔頂流動(dòng)，而液氨從塔頂向塔底流動(dòng)。氘從合成氣的氫中洗滌下來(lái)并在液氨中濃集。液氨然后流人塔底部的氨裂化器，而氣體流入塔頂部的氨轉(zhuǎn)換器。在以后的各級(jí)中得到進(jìn)一步濃縮，最后通過(guò)蒸餾生產(chǎn)出反應(yīng)堆級(jí)重水。它的分離系數(shù)比硫化氫-水雙溫交換法大得多（在-40℃時(shí)為5.79，60℃時(shí)為2.95），每公斤重水消耗的能量少得多，并且腐蝕問(wèn)題不大。但工作壓力高（200大氣壓以上），設(shè)備昂貴，并需要用氨基鉀（NH2K）作為催化劑。

檢測(cè)方法密度法

通過(guò)離線式密度儀對(duì)不同濃度重水標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行密度測(cè)量，建立密度法測(cè)量高濃度重水的工作曲線，設(shè)計(jì)重水在線監(jiān)測(cè)方案，在反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)監(jiān)測(cè)重水濃度。

紅外光譜法

重水中含有H、D、O三種分子。高濃度重水中，H主要以HDO的形式存在，高濃度重水可以看作由HDO和D2O組成的二元體系。D2O和HDO受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí)，產(chǎn)生H—O—D和D—O—D振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷，使相應(yīng)波數(shù)范圍內(nèi)的吸光度增加，從而形成特征紅外吸收光譜圖。波數(shù)3410cm-1處為H—O—D的伸縮振動(dòng)吸收峰，在此波數(shù)處，吸光度隨濃度變化較明顯，HDO濃度與吸光度之間滿足朗伯-比爾定律，可通過(guò)吸光度的變化計(jì)算重水的濃度。

質(zhì)譜法

質(zhì)譜法是一種常規(guī)的氘同位素豐度測(cè)試手段，具有樣品用量少，靈敏度高，分離和鑒定同時(shí)進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有高豐度重水的質(zhì)譜分析方法主要是利用貴金屬鉑或核燃料管制試劑鈾在 700 ℃條件下將重水轉(zhuǎn)化成氘氣，將氘氣引入質(zhì)譜儀中進(jìn)行同位素豐度測(cè)試。

生物效應(yīng)

重水不能維持動(dòng)植物有機(jī)體的生命，魚(yú)類和其他水生動(dòng)物在30-50%的重水里很快就會(huì)喪生。植物種子如果浸在重水里就不能很好地萌發(fā)，甚至完全不能發(fā)芽。解剖死于氘中毒的動(dòng)物時(shí)，發(fā)現(xiàn)肝臟和腎臟的重量增加，與對(duì)照動(dòng)物相比，肝重量增加50%， 而且肝臟的脫氧核糖核酸含量也增多。腎上腺中， 皮質(zhì)增生，髓質(zhì)變化不大。病理形態(tài)學(xué)的研究結(jié)果與觀察到的功能改變十分吻合。腎上腺功能的破壞造成內(nèi)分泌平衡的改變, 破壞了機(jī)體的神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)。肝臟的病理變化影響到機(jī)體的代謝過(guò)程, 并伴隨有糖類代謝的紊亂、肝臟合成功能和糖原形成功能的降低以及腎上腺皮質(zhì)固醇類代謝的改變。

動(dòng)物的毒性試驗(yàn)

每天向小白鼠胃中按每10克體重灌入1毫升D2O，7天之內(nèi)會(huì)造成小鼠死亡，當(dāng)D2O濃度達(dá)到20%時(shí)，出現(xiàn)新陳代謝增高，及神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能障礙的癥狀；再進(jìn)一步增加D2O在機(jī)體的濃度，則引起新陳代謝以及體溫的急劇降低，造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)的嚴(yán)重障礙；當(dāng)D2O為30～35%時(shí)，如果仍不給動(dòng)物以普通水，則要出現(xiàn)中毒和死亡。甚至30%的D2O就能造成小鼠不育。喝了含有D2O水的大白鼠，腎血漿流量降低到規(guī)定含量的4%，用普通水代替含有D2O的混合物后，在1～5天內(nèi)腎臟功能恢復(fù)正常。

吸收、代謝試驗(yàn)

D2O能迅速地被胃腸道吸收, 并與體液達(dá)到平衡。D2O與普通水一樣, 主要通過(guò)腎臟排出體外。D2O的代謝在年幼大鼠體內(nèi)比，年長(zhǎng)的快。例如，3~5個(gè)月齡的大鼠連續(xù)15天飲用D2O，體內(nèi)D2O 的濃度為25%； 而8個(gè)月齡的大鼠達(dá)到該數(shù)值需要24 天。D2O能迅速地進(jìn)入到所有的細(xì)胞內(nèi), 并與細(xì)胞內(nèi)水達(dá)到平衡，但是，氘向細(xì)胞其它成分的摻入過(guò)程是十分緩慢的。腦組織中含有大量的脂質(zhì), 這些脂質(zhì)中的氫是不能交換的, 因此氘在這種組分中的含量不超過(guò)15~20%。在連續(xù)攝入D2O 的條件下, 摻入到小鼠肝、腎和脾中的氘濃度是體內(nèi)水中的50%；在一次攝入D2O 的條件下, 小鼠各種組織中的氘含量是體內(nèi)水氘濃度的18%，這表明，在D2O對(duì)機(jī)體長(zhǎng)期作用下, 與一次攝入D2O 相比, 氘向細(xì)胞結(jié)構(gòu)的摻入過(guò)程發(fā)生得更為強(qiáng)烈，器官中的氘含量也呈現(xiàn)明顯的增高。

排泄試驗(yàn)

重水可以從體內(nèi)緩慢排出。有兩人內(nèi)服0.46%的D2O 2升，經(jīng)26分鐘D2O便開(kāi)始由尿中排出，但是需經(jīng)過(guò)10天才排出所服D2O的1/2。

輻射防護(hù)性能研究

小鼠連續(xù)12 天得到30%的D2O，又接受6、7、8 和9 Gy 的γ射線照射后, 存活率比對(duì)照小鼠高。小鼠連續(xù)30天得到30%的D2O，接受同樣劑量的γ射線照射后, 死亡率未見(jiàn)降低, 動(dòng)物開(kāi)始死亡的時(shí)間與腸綜合癥的發(fā)生時(shí)間差不多。但是組成重水的原子氘，只有一個(gè)中子，不具有放射性，可用做防止電離輻射的藥物。

參考資料 >

重水.術(shù)語(yǔ)在線.2025-07-23

Deuterium Oxide | H2O - PubChem.PubChem.2025-04-07

heavy water.PubChem.2025-08-01

標(biāo)簽： 重水反應(yīng)堆 重水可以喝嗎 重水價(jià)格