| 小分子团水的研究进展 |
| 时间: 2011年10月09日 来源:本站原创 作者: 赵飞虹 浏览次数: |
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一、水分子（簇）团研究的简要历史
自从伦敦科学家亨利•卡文第史（1731—1810）于1781年发现水是由两个氢和一个氧组成。直到现在，在所有的教科书中一直沿用这个观点。虽然现在已发现水具有42种特殊的物理特性。而与水分子结构相类似的H2S，其物理性质与水的性质大相径庭。为什么它具有如此不可思议的物理特性，普遍认为水分子不是以单分子的形态存在。HOH分子的V字形式以及O-H键的极性导致电荷的不对称分布，此极性程度使水分子间产生引力，使得水分子以相当大的程度缔和在一起，一般称为水分子簇(Clustered Water)，或者称为结构化的小分子团水（Small clusters of liquid, but structured）。
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在1884年Whiting 首次报道了水的最大不规则密度；在40年后Chadwell又再度提出这个观点；1933年Bernal和Fowler在水的结构方面进一步发展了这些模型；1959年Pauling提出了具有空隙的水分子簇状结构；1975年Bontron和Alben提出了水的环状结构；2000年以后提出了水的二十面体结构，即280个水分子组成，……。
近年内，愈来愈多的水分子簇结构的论文在著名的《科学》和《自然》杂志发表。继2002年《科学》杂志报道加州大学柏克莱分校用扫描隧道电子显微镜观察到了结晶六环水。结构化小水分子簇也可以在一定条件下形成结构化较大的分子簇（H2O）n，形成更复杂的水巴基球。水也可通过氢键与各种无机离子和有机大分子中的极性基团相互作用形成更为复杂的功能性结构分子簇。2004年《科学》杂志，又相继报道了耶鲁大学等观测到稳定的纳米级结构的分子簇水。
在长期静止的情况下，水可形成多达几十个水分子的团簇。这些大分子团是随机的、无定形的链状线团。其溶解能力、渗透力都很低，不易被动、植物和人吸收。这些无定形结构的分子簇可以经一定的物理化学处理，使其成为较小的分子簇。例如震动、超声波、磁化等方法，都是常用的处理方法。极性的水分子在电磁场中，也可以被磁化和有序化。
二、近年来我国的研究状况
近年来，随着细胞膜上水通道蛋白研究的进展，揭示了细胞膜对水的吸收具有一定的选择性，不仅依赖于传统的渗透等生理的作用，与细胞膜上的通道蛋白的结构有很大的关系。由此提出了一个问题，何种结构的水可以进入细胞内参与身体代谢。北京爱迪曼生物技术研究所经过两年的生物学实验证明了水半幅宽影响生物体对水的利用率。半幅宽小，则利用率高。
中国疾病预防控制中心的徐同广、陈亚妍等人认为，用170—NMR测定水的半幅宽，用该指标可以初步表征液态水中团簇结构的相对大小，半幅宽越宽，液态水中团簇越大。特种饮水的水分子簇比普通自来水的分子团簇小，但处理过程、离子、pH值等因素对半幅宽都有影响，前两种因素对特种饮水半幅宽的值影响更大。
天津化工大学王林双等人认为，在一定条件下冰化处理过的水体具有动态的液态晶格结构，水分子具有结构记忆功能。水分子的这种结构记忆功能是温度和时间的函数。水分子簇的结构与功能作用是通过氢键自组织完成的。其活性功能是靠水分子簇的空间结构特性和氢键发生作用。这从生物大分子结构也可以得到解释，生物大分子三级以上结构的作用以氢键、疏水作用和偶极矩力为主。由于氢键作用力远远大于一般的分子间力，存在大量氢键的水分子簇必然对维持这种结构起着重要作用。而生物大分子的活性就取决于其高级空间结构，从细胞到组织都存在着大量一定力场下的结合水，不同结构的水分子簇也会产生不同的生物活性影响。
北京爱迪曼生物技术研究所近年来对水分子簇的影响因素进行了一些研究，从实验结果中可以看出水中有机污染物（用CODMn表示），不但直接对人体产生危害，而且明显地增加水的半幅宽，降低了水的利用率和生理活性。潜在地影响了人体的健康和生命质量的提高。
本所还探讨了在纯净水中添加钠、钾、镁三种阳离子和氯、硫酸根离子对水的半幅宽的影响，从实验中可以看出随着钠离子的增加，水的半幅宽增加。因此在纯净水中加入含钠的盐类来调整水的pH，就会增加水的半幅宽。
三、水的半幅宽的确定
从上世纪九十年代开始，科研人员用17O-NMR对水的分子团的大小进行定性的测定，特别是日本、台湾和美国等国家对各种水进行半幅宽的测定发现，长寿村的水、天然的优质水的半幅宽都小于100Hz，而蒸馏水、雨水和自来水的半幅宽一般都在100Hz以上。
以下列出各国和地区的测定数据：
因此在世界各国的研究和测定基础上，中国医促会健康饮用水专业委员会的主任李复兴教授在1994年提出，健康水的七条标准，其中的一条是水的半幅宽用17O-NMR表示时，应该小于100Hz。现在这个建议已经被广大的消费者接受，并得到科研人员的认可或认同。
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