重水和超重水能直接喝不，是什麼感覺？

01-06

6月22日更新，根據 @Mon1st 提供的文獻，提供了一個可能的對重水甜味的解釋。

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【越到考試周越作死……@孟祥溪 @張凱栗 @逸心

看到 @A Hilbert 的回答吃一小勺-200°C的冰會怎麼樣？ - 知乎之後我覺得蠻有意思的，然後跑去查了一下提到重水味道的文獻。

0. 概述

本文並不能提供關於重水到底是不是甜味的結論性證據，只能梳理一下能找到的文獻資料。後文根據 @Mon1st 提供的關於用酸度感受器感受水的文獻，提出了一個猜想性的解釋（基於重水確實是甜的這個前提）。

請各位不要買重水喝，說重水沒有什麼生物學效應對人體沒害的估計沒學過物理有機化學不知道動力學同位素效應（Kinetic isotope effect，KIE）或者是不知道氘代藥物（Austedo (deutetrabenazine)，四月初FDA剛批准的[1]）……

很多人提到用重水謀殺的事情，實話說……鑒於人每日攝入排出的水量，被害者被殺死之前估計兇手先窮死了。使用重水謀殺這事情可能起源於1934年的一本推理小說（The Casino Murder Case，鑒於1933年第一次製得純重水，對比一下後文的重水生物學效應研究的年份，現在寫故事的人追熱點的能力還是圖樣啊）。

我還是得必須再聲明一下我反對一切食用試劑的行為，而且有些重水還會添加核磁內標（Trimethylsilylpropanoic acid，TMSP或者DSS (NMR standard)，我懷疑過，但是這個應該不是甜味來源……不如說應該會是酸味的吧……）。

1. 關於重水味道和重水普通水區分的文獻

1931年Harold Urey發現了氫的同位素氘（1934年因此獲得諾貝爾化學獎），1933年人們才第一次製得純的重水，結果1935年Oslo University的Klaus Hansen教授就與某位答主，某Youtuber和某B站up主等人一起中二了一把（順帶一提這時重水價格$5/g，再順帶一提這位當時旁邊可是站著四位醫生隨時監控體征還準備齊全了救護器材）。[2][3]

他做這次人體實驗的主要目的是想嘗試看看重水對於人有沒有害，所以他的原計劃是第一次10毫升，隨後每天增量直到100 g，全計劃本來要攝入2 L重水。[3]

這位高級中二對於重水味道的描述是「 had a slight taste reminiscent of nitrous gases」[1]「a mild shock and burning lips」[4]。（值得注意的一點是，他服用的重水目測是他自己在實驗室中製備的[4]，我們無從評判其中雜質是什麼，所以這個味道嘛……）

圖1 Popular Science對於這位遠古中二的報道，右圖這位為Prof. Klaus Hansen [4]

他的這個中二行為似乎是沒怎麼被嚴肅科學家看好，Urey在Science上發表了一篇短文駁斥了Hansen所感覺到的「dry burning sensation」[5]，他和他的同事們做了實驗，表示兩個實驗者（一個漱口，一個喝下去）皆無法分辨蒸餾水和重水，認為這兩者嘗起來是一樣的。

隨後似乎搜索不到在嚴肅科學期刊上發表的關於人嘗試重水的報告，但有幾篇文獻值得一提：

1968年， Smith報道小鼠可以區分重水和普通水。[6]

1976年，JHU的Richter用大鼠做了實驗，在飲用水只能選擇重水時，18隻實驗鼠平均僅能生存14天，隨時間變化，這些大鼠體重迅速下降，且自主攝入的重水量越來越少。[7] 他也發現，如果同時向實驗鼠提供蒸餾水和重水，18隻實驗鼠中的14隻很快就開始分辨出重水和蒸餾水並且更多的攝入蒸餾水（互換兩飲水瓶的位置它們也可以識別的出來，Fig. 4A），剩餘的四隻有另外的兩種攝入模式（Fig. 4B Fig. 5）。他認為這個現象可以這樣解釋：當實驗前幾日實驗鼠攝入了較大量的重水時，它們將很快開始厭惡重水（可能因為大量攝入重水感到不適？）；而當前幾日大鼠攝入兩種水的量接近時，大鼠可能很長時間都無法分辨重水和蒸餾水。

圖2 小鼠對重水普通水區分的四種行為模式[7]

但是大鼠很有可能並不能嘗出來水和重水之間的區別，另有數只可憐的大鼠被切了味覺神經之後被拿來做實驗，實驗結果是類似的，這可能說明大鼠是用身體（而不是舌頭）感受到了重水。切除嗅球給出的結果不是那麼明顯，但讓我們無法排除這些大鼠用嗅覺區分重水和蒸餾水的可能性。

1979年，Miller和Mooser直接用大鼠的舌頭做了實驗，通過測量與舌苔相連的鼓索神經的反應來表徵不同的物質對舌苔刺激的不同[8]，文章研究了氯化鈉，氯化鉀，蔗糖和奎寧的重水和水溶液對於神經刺激信號的差別。

研究結果表明，溶於重水中的數種溶質產生了比溶於普通水中的對應溶質更強的信號，但是如果用重水-水的混合溶液的話，在重水比例低於25-50%時將不再能觀察到區別，這與Richter的實驗結果是比較一致的。如果讓樣品舌頭適應於重水環境而不再是普通水環境後，這種信號差別將會降低（不過舌頭樣品並不是內部全部被重水替換掉了）。

作者對於重水為何有可能產生這些效果在四個層面上提出了一些猜想和假設（基於氕水對於味覺感受器的響應，涉及氫鍵，pKa等等性質的不同），但是並沒有提供進一步的實驗。

The mechanism by which D2O excites activity in gustatory nerves is unknown, but some aspects of how H2O affects the gustatory response provide a starting point. Four sites of action of D2O are considered: (1) direct contact with the sensory nerves, (2) penetration into the intracellular compartment of the receptor cell, (3) interactions with surface of the receptor cell, and (4) modification of the bulk phase of the stimulus solution. The action of D2O on the taste receptor is assumed to be homologous to the normal function of H2O in the system. It is assumed that the excitatory effect of D2O is not due to the presence of a contaminating substance which is based upon the analysis from the supplier.

（剛發現我要寫TA的課的期末考試answer key，所以你們適度催更吧我去複習了）

2. 重水有甜味這一說法的來源

重水有甜味（還有人表示有後味）這個說法散見於中外網站上，嘗過的人有的是參加了藥物研究實驗（Doubly labeled water）：

吃一小勺-200°C的冰會怎麼樣？ - 知乎

重水是什麼味道的「壯士，幹了這杯恆河水！」_趣味科普人文_科技_bilibili_嗶哩嗶哩

ELI5: Why does deterium oxide(heavy water) taste sweet? ? r/explainlikeimfive

What does heavy water taste like?

What does it feel like to drink heavy water?

Does heavy water taste sweet?

（嘗過的重水品牌有： 99.9% D2O from Cambridge Isotope Laboratories, Inc.，99.9% D2O from Deuterium Laboratory Peking University Mingde, 99.9% D2O from Sigma-Aldrich, Inc. 等等（喂。）

（也有人說喝了之後馬上喝了點普通水並覺得自己不能在雙盲實驗中區分兩者的）

3. 重水與普通水性質上的區別

重水密度比水大，熔沸點比水高，粘度略大於水，離子積稍大於水，這很可能導致口感不同，比如一般人都能分辨出可樂和健怡/零度可樂除了甜味不同以外仍有些微妙的差異（普通可樂因大量的糖導致其密度和粘度都比健怡/零度可樂大）。

圖3 D2O，HDO和H2O的一些物理性質差別，自維基百科Heavy water - Wikipedia

但是味覺感受器的機理我並不是非常懂，味覺這個過程也比想像中的複雜得多（比如「水味」[9]，比如有些人舌苔溫度降低到一定值後就能感受到甜味[10]），我也並無法通過其化學結構給你們做出什麼推斷（順帶一提請分清D2O和HDO，買到的重水絕大多數氫都是氘，絕大多數都是D2O，你看到的核磁水峰是HDO裡面的那個H的峰不是H2O里的H的峰）。

4. 對重水甜味的一個可能的解釋

知友 @Mon1st 給出了一篇文獻[11]，該文指出酸度感受器通過感應局部pH值的變化可以讓小鼠感受到水。按這個想法考慮的話，重水嘗起來甜的原因可能不是它刺激了甜味感受器，而是它不「酸」。

由前文所說，D2O，HDO和H2O的離子積是不同的，這將導致純重水中的D+的濃度與純水中H+的濃度的不同。利用用這兩者的離子積（pKw(H2O) = 14, pKw (D2O) = 14.87 (25℃) [12]），可計算得兩者的pH值差值在0.44左右（37 ℃時稍小一點，0.43）。

換言之，在不考慮D+和H+對於味覺感受器造成的影響有區別的情況下，我們可以認為純H2O比純D2O的酸性強，純水中H+濃度是純D2O中的D+濃度的2.75倍。如果我們認為人口腔中的唾液不是很多，然後你悶了一口重水的的這個效應足以將口水稀釋到不需考慮的地步（口水其實是個緩衝體系[13]，但是再考慮這個我就要瘋了），這會導致細胞膜外D+(H+)濃度的下降從而導致我們感覺到甜味。

（所以農夫山泉有點甜也是因為這個原因了（農夫山泉pH值在7.3±0.5 [14]）？？？所以我睡覺前沒喝完的半杯水醒來悶一口覺得味道不對也是因為這個原因了（二氧化碳溶解在水裡導致pH下降）？？？

這個說法意外的很有說服力，因為很多人同樣表示蒸餾水/去離子水喝起來也有一些甜味，而這個可以這樣解釋，口水的正常pH值在6-7[13]，飲用大量水之後我們將口水稀釋而降低了口腔中的氫離子濃度（都說了不考慮緩衝溶液了(╯‵□′)╯︵┻━┻）。

我們能感受到這麼小的pH值變化么？大概是能的。06年的一篇Nature[15]顯示，pH值變化0.5，就會使得表達了PKD2L1蛋白（也是舌苔的酸味受體）的脊髓細胞顯示出明顯的熒光信號變化（幾乎翻倍，雖然這個體系跟舌頭什麼的差的很遠吧……）。

以上討論都是在不考慮酸味感受器對H+和D+是否有不同的響應的情況下進行的純粹的物理化學討論（也沒考慮重水即使物理層面上也可能有更多的影響），重水的甜味可能不止來源於這點pH的變化。因為如果我們考慮農夫山泉只是有點甜，而大多數嘗了重水的人都表示重水好甜，這個可能說不太通（。

好了，接下來的一步可能是先試試這個猜測對不對，比如先做點pH = 7.43 的水溶液然後去看這個水是不是感覺有點甜（但是這個過程中會引入其他離子，這就很麻煩了）。或者說鑒於HDO的pH值介於兩者之間，所以你們誰去嘗一下HDO然後看看是不是比純水甜但是不如重水甜（寫個本子申個基金吧……）？

5. 彩蛋時間

有款伏特加的名字叫Heavy Water（Heavy Water Vodka），不過這伏特加倒不是用重水釀的。只是因為世界上第一座大規模生產重水的工廠是挪威的Vemork水電站（Vemork - Wikipedia），為了紀念二戰期間為阻止納粹德國獲得重水對該工廠的破襲行動（Norwegian heavy water sabotage）而得名。

參考文獻：

[1] The first deuterated drug arrives The First Deuterated Drug Arrives

[2] Professor drinks "heavy water"——Feels no ill-effects PROFESSOR DRINKS

[3] Pharmacologist drinks heavy water in experiment Pharmacologist drinks heavy water in experiment

[4] Experimenter drinks "heavy water" at $5000 a quart, Popular Science, 1935, 126(4): 17.

[5] Urey, H. C., Failla, G., Concerning the taste of heavy water[J], Science, 1935, 81(2098): 273.

[6] Smith, C. U. M., Discrimination between heavy water and water by the mouse[J]. Nature, 1968, 217(5130): 760-760.

[7] Richter, C. P., A Study of Taste and Smell of Heavy Water (99.8%) in Rats[J]. Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine, 1976, 152(4): 677-684.

[8] Miller, I. J., Mooser. G., Taste responses to deuterium oxide[J]. Physiology behavior, 1979, 23(1): 69-74.

[9] Bartoshuk, L. M., McBurney, D. H., Pfaffmann. C., Taste of Sodium Chloride Solutions after Adaptation to Sodium Chloride: Implications for the" Water Taste"[J]. Science, 1964, 143(3609): 967-968.

[10] 我得找找這是來源於the kitchen as laboratory的哪一章……我忘了……

[11] Zocchi D, Wennemuth G, Oka Y. The cellular mechanism for water detection in the mammalian taste system[J]. Nature Neuroscience, 2017.

[12] Lide D R, ed. al. CRC Handbook of Chemistry and Physics (70th ed.). Boca Raton (FL):CRC Press.1990.

[13] Humphrey S P, Williamson R T. A review of saliva: normal composition, flow, and function[J]. The Journal of prosthetic dentistry, 2001, 85(2): 162-169.

[14] 農夫山泉有點甜（我沒有收任何廣告費，農夫山泉相關人員可速與我聯繫（。

[15] Huang A L, Chen X, Hoon M A, et al. The cells and logic for mammalian sour taste detection[J]. Nature, 2006, 442(7105): 934-938.

以上

能啊。

但超重水只能喝一次（逃

重水的同位素效應造成的影響尚有爭議暫且不提，不過似乎沒人提到超重水的放射性影響有多強……

純凈的超重水發生可以β衰變以至於自身發光；同時快速自輻射分解，並對溶液中的物種有很大的輻射破壞作用（畫重點）。因此，通常工業生產氚化試劑時不會使用純凈的超重水，而是使用丰度僅為1%的超重水。

此外，氚的放射性可以從另一個方面體現出來：氚氣的β放射性強到足以使置於其中的有機物中的氫原子解離，並發生H-T交換。

別看氚放出的β射線穿透力很弱，這反而說明很薄的一層物質與之相互作用就吸收了攜帶的大部分能量，吸收的能量密度是很高的。

所以……重水喝下去怎麼樣沒有明確地定論，可超重水這放射性喝下去真的就別想好了╮(╯▽╰)╭

喝超重水？β射線是穿透力弱，可你喝進去就是內照射。穿透力弱意味著能量全部作用於輻射源附近，都用來破壞你的組織了。全身骨髓抑制怕不怕？腸粘膜損傷，止不住的腹瀉怕不怕？皮膚一塊塊脫落，組織液往外滲怕不怕？

純超重水首先衰變能就足以讓自己沸騰分解了。不會有機會給你去喝的。

重水是絕對安全的，超重水有少量放射性。和水一樣，喝下去都不會有什麼感覺的。

人體的水代謝速度很快，而氚的放射性又沒有那麼強，所以喝上幾口超重水也不會有什麼安全問題。事實上生物學/醫學研究中上會用超重水作為示蹤劑來檢測生命體（包括人體）的相關指標。

猶豫了半天，還是不喝了

一杯半個月工資

超重水不知道，重水喝下去就和普通水一樣，喝多了（要很多）會因為H和D的反應速度不一樣而致死。曾經不是有個醫生謀殺老婆天天給喝重水，導致死亡，他老婆也沒發覺。

話說這醫生真有錢，實驗室一瓶100ml的重水將近1000RMB，這得喝掉多少錢啊！

炫富的感覺。

大概是飢餓的感覺，幾大杯重水下肚，這個月就只能乞討度日了

喝下去心臟難以承受。

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一口重水二百多塊，嘗一口好幾周捨不得擼串。

重水確實是甜的，B站有個大佬

重水是什麼味道的「壯士，幹了這杯恆河水！」_趣味科普人文_科技_bilibili_嗶哩嗶哩彈幕視頻網

做了實驗

重水喝起來有點甜，視頻：

https://www.youtube.com/watch?v=MXHVqId0MQc

然後還有教程教你在家自製重水

https://www.youtube.com/playlist?list=PLKhDkilF5o6_MTogGYYdEetWJgglcqhCr

前邊吃-200冰的屍骨未寒，後邊吃癌細胞的上吐下瀉，現在又來個喝重水的。（吃完東西記得漱口的意思么？）

重水喝起來稍微帶點甜,超重水不知道...

價格如下

重水價格(試劑級)

重水少量可以喝，本人親測，喝了五毫升，有點甜。

超重水也可以喝，但只能喝一次。

年輕人沒事兒別作死，珍愛生命。

分享一個視頻鏈接，這裡幾乎回答了你的所有問題，具體專業術語不太懂，大概就是重水可以根據體重適量攝取（千萬注意：作為核電站冷卻劑的重水一定不能喝，有放射性），超重水是不能喝的，有放射性。

http://www.bilibili.com/video/av7756973

老毛子的實驗中，小鼠飲用5mL重水後馬上死亡。

我決定幾個月之後以身試水。

XX丁銷售優質D2O，58元一盒，10個0.5ml安瓿

電影《一夜到永遠》中，男主角因為沒有聽女主角的話喝了一瓶重水後，在廁所吐。後來愛上女主和女主在一起了。^ω^

好像b站上就有個喝重水的視頻。