激活技术对提高水生命活力的作用

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1、激活技术对提高水生命活力的作用 北京I D M 生物技术研究所赵飞虹杜美红李复兴 摘要：本文主要从水在自然界循环的规律和水的微观结构( 水分子簇) 来阐述自然状态下水的激 活现象以及水活性的恢复、增强。从激活的角度论述了健康饮水对人体不但要起到解渴的作用， 还应该更好地促进人体的生命代谢。 主题词：水循环水分子簇激活 前言：健康饮用水区别于安全水、干净水，其本质在于健康饮用水对于人体不仅具有安全、干净、 解渴的作用，而且能给生命带来健康和长寿。 健康水区别于干净水和安全水，所谓的健康水是水必须有很强的生命活力，水的生命活力( 即 水的活性) 主要是指长期饮用此水，不仅满足解渴和维持生命作用，可

2、以增强人体新陈代谢一物 质代谢、能量代谢和信息代谢，提高机体的免疫功能，缓解和预防现代文明病一高血脂、心血管 病及糖尿病等，增强人体的抗病能力。具有生命活力的优质饮水，才可以提高人体的生理功能。 本文主要从水循环、水微观结构以及功能、自然界激活现象等方面，阐述水的活性的基本概 念和如何提高和增强水生命活力。 一水系统的特点及与水环境的关系 水是万化之源，水是农业的命脉、工业的血液、城市的灵魂、水是人类的希望之星。列昂纳 多达芬奇说的好：水是自然的驾驭者。因此研究水系统与环境之间的关系是至关重要的。 地球水系统是统一的、连续有序的动态的开放大系统，即水的循环。全球水循环又是一个 闭和系统，因为地

3、球与宇宙之间的每年交换的水量还不到地球上总贮水量的1 1 5 亿。水循环遵 循系统的四大原则一整体性的原则、相互联系的原则、有序性原则和动态性原则。在整个的循 环中存在有机械、化学、物理化学、生物和水分循环。地球上参与水循环的不同水系统，其周期 各不相同，据测算，生物水需要7 天，土壤水需要2 8 0 天，湖泊水需要1 7 年，活动地下水需要 3 0 0 年，海洋需要3 1 0 0 年，全球水分循环一次，平均需要2 8 0 0 年。 根据普利高津的耗散结构理论，水是一个远离平衡、自组织、动态、开放系统，它与环境不 断地进行能量、物质和信息的交换，并在一定程度上能自动修复缺损和排除故障，恢复正常

4、的结 构和功能。水系统不断地“耗散”环境提供的物质和能量来维持其活性和功能，同时还不断地排 3 5 出废物和产出产品。只有如此水系统才能保持一定的稳定的有序结构，也就是说，水系统只有从 环境中获取足够多的能量和物质并达到一定的阈值才能使原来的无序状态，转变为功能上的有序 状态，可以用公式表示：d s = d 。s + d ；S 。在这里第一项是系统于外界交换物质和能量引起的熵流， 它始终大于0 ，第二项是，在远离平衡态的系统时，该值大大小于0 。由于系统从环境中获取能 量和物质，它们给系统带来了负熵流。结果使整个系统的有序性的增加远远大于无序性的增加。 这样才能保证水的自净和稳定的有序结构。否

5、则就会趋于平衡态，而变成死水一潭。 以湖泊为例，水系统的的循环需要的时间较长，水系统的生态环境相对比较脆弱，当人类的 活动使水体增加过多的污染物，而水的循环量又因为人的活动而减少，这样造成了水体的大量污 染，我们的湖泊再也难以承受如此的待遇。 另外活动的地下水在岩石中蜿蜒流动，汲取修复的能量，只有经过长期的修复，获取能量， 才能具有一定的活性。然而近年来，地球上的淡水资源紧缺，不能满足社会的发展需要，使得活 动的地下水资源的利用率不断提高，造成了水的恢复或休养生息的时间减少，水自净功能和活力 降低，也就是李复兴教授提出“水退化”( 水功能退化) 的概念和原因之一。 通常将天然水中的物质划分为三

6、大类，即溶解物质、胶体物质和悬浮物质，分类的依据是水 中的微粒的大小。由于各种物质以不同的形式进入水中，包括了大量的污染物，使得水体的正常 功能遭到破坏，水体及其周围的生态环境也受到严重的影响，造成了环境质量、资源质量、人群 健康等方面的损失和威胁。 近年来在河流、湖泊水污染治理方面，国家治理力度加大，耗资巨大，虽然取得一定的控制 和效果，但是污染的形势依然严峻。国务院环保总局2 0 0 2 年5 月3 1 日在记者新闻发布会上，公 布了中国2 0 0 1 年水环境状况不能令人乐观。我国七大江河水系均受到不同程度的污染，一半以 上的监测断面属于五类和劣五类水质，城市及其附近河段污染严重；滇池、

7、太湖、巢湖富营养化 问题依然突出；东海河渤海近岸海域污染较严重，去年我国海域赤潮发生达到7 7 次，比2 0 0 0 年增加了4 9 次，而且发生的时间提前。2 0 0 1 年因海洋灾害造成的直接经济损失约为1 0 0 亿元人 民币。南水北调沿线( 东线) 的不少江段受到不同程度的污染，五类和劣五类水质所占比例接近 7 0 ，劣五类水占5 7 1 ，五类水质1 1 9 ，其他四类水质占3 0 。污染防治形势相当严峻。主要 污染指标是氨氮、C O D 和石油类。另外南方地区酸雨污染严重，酸雨控制区内9 0 以上的城市出 现了酸雨。 这就是为什么在过去一段时间河流、湖泊治理效果不大，除了社会因素(

8、 国家体制，污染意 识、政策法规等) 外，也存在治理方法上治标不治本。例如治理小湖，就引入大湖水冲入，治理 3 6 大湖泊则引入河流水冲入，结果造成水量调拨同时，也是人为地把污染进行“搬迁一过程而 且越是低洼出，污染越严重。另外在技术上单打一，缺乏整体方案和综合措描。 治理一定要以生态治水的眼光、系统科学的思维、综合技术的应用在传统的水系统的治理 技术和嚣复工程技术的基础上不断研究，开发和融合当今国内外的新的工程技术。另外必须从深 层次研究水污染的规律、成因。只有真正了解和掌握污染规律才能“对症下药”。有效地控制和 治理水质污染。 二古人对水的理解 古代人类文明的发展，就有“逐水草而居”之说。

9、世界上每一种文明的发源地。都是傍依江 河，四大文明古国中，埃及的尼罗河、中国的黄河和长江、印度的恒河以及中东的底格里斯河和 幼发拉底河，这些河孕育了古代的文明。在世界各国都有圣水能医病的传说，基督教的洗札、印 度孔勃梅拉节印度教徒们河中的沐浴。我国道教中的符水驱鬼治病。在现代社会中，在青藏高 原等一些地区的牧民们仍保留着喝泉水去病的风俗习惯。在我国明朝本草纲目和食物本草 对不同来源的水，对人健康和疾病的作用有着详细的记述。例如在食物本草中：甜永，以甘 称也- 味美者日甘泉，气芳者日香泉。泉唯甘香，故亦能养人。然甘易而香难，未有香而不甘者 也- 泉自谷而江而海力以渐而弱气以渐而薄，味以渐而威，故

10、日水日润下。任何一种物质 都是一把双刃剑水给人类带来好处的同时也给人类带来害处。中国古医书中曾论述到，一些有 毒的水，会使人得病。例如阴地流泉有毒，二八月行人饮之成瘴虐，损脚力。泽中 停水，五六月人饮之成瘕病。沙河中水令人喑，不可饮。 三水的微观结构以及与水中其他物质的关系 今天任何一个中学生都知道水分子是由氢和氧两种元素组成的( 图1 ) 。但 是水的这种简单的结构不能解释水的奇异的 力粘滞性、介电常数、表面张力、附着力、 热容量等。近年来，许多研究表明，自然 界水不是单纯的单分子结构，气态水除外， 它是由多个水分子缔和而成的大分子结 构，一般称为水分子簇( m s t e rc l u s

11、 t e r ) 。 单纯的水分子簇实际上是由2 8 0 个水分子 圈1 组成簇状二十面体结构( i c o s a h e d r a lw a t e rc l u s t e r ) ，见图2 才使水具有了3 8 种物理性质。 但是在天然条件下，任何地方的水都不会是化学上的纯水。自然界中没有这样纯的氢氧化合物。 即使在试验室内用人工的方法也很难得到。 在自然界中水无论在何处，以何种形态( 气态、液态、固态和玻璃态) 存在，其分子簇中 都与不同的物质结合，使得自然界中的水的结构和化学组成变的十分复杂。水具有报强的“包容 性”，许多物质都可以进入水中，例如离子、气体、稀有元素、放射性元素。据

12、最新研究表明， 水可以是以幻数簇离子的形式存在，例如在折叠状水的二十面体的四面体的孔隙中存在大量的水 合离子，即幻数簇离子( m a g i cn u m b e rc l u s t e ri o n s ) ，见图3 ，从光谱测定结构表明，这些离 子是由静电集合在一起，例如地盯帆o ) 。m z3 7 9 和N 盯( 地o ) ”m z3 7 8 ，这两种幻数簇离子前者 结合在水分子簇的表面，而后者在中心，并形成稳定的、“长寿”的氢键。虽然N ，与后者相同 也在分子簇的中心，但是键的稳定性比N 吖弱。幻数簇离子在很多元素或化合物中都可以看见- 如s o ：( 0 ) ，。，M g ”( H

13、 扣) 。每个s 吼与3 个水以氢键的形式结合，由1 6 个水分子形成有规律十 二面体的外壳，这些水分子由2 个( 每个s o ：( ) - s 占6 个) 或3 个( 每个s 0 4 ( ) 。占1 2 个) 幻数簇离子连接在一起呈环状结构，见图4 。但是一些有机物或者是有机污染物等与水的结合的 形式更加复杂。例如蛋白质、氨基酸、核酸碳水化合物等只有在水存在的情况下才能有效地保持 其三维结构( 这是近年来国际研究的热点) ，并具有其特异的生命功能。有机污染物与水的关系 还有待进一步的研究。 四水的结构与功能 在自然界中，降雪在重力的作用下变成冰，在经过一定时间、重力和冷冻等物理作用，冰形 成

14、了六环体结构。例如图5 为南极冰 川的的显微照片，从照片中可以清楚 地看到未被破坏的水的晶体结构为美 丽的六环体结构。图6 为蒸馏水的晶 体结构而图7 为自来水的晶体结构 从图中可以看出不同来源或处理的水，其晶体结构有很大的差别。思格斯曾经说过，形态学的现 象于生理学的现象、形态和机能是互相制约的。正是因为水系统是一个自组织的开放系统，在 系统内各子因素和结构相互作用，影响了整个系统的功能。而各个子因素或子系统之问的功能括 动都是相互制约、相互影响的，并在一定的条件下形成一个整体。于系统的功能也会影响到整个 水系统的功能和结构。水在自然状态下也受到环境的影响，其中环境不仅包括宏观环境，也包括

15、微观环境。因此应该研究和确立局部和整体统一的观念，从整体的角度更好地理解水及水系统， 以及它们之间的复杂的功能联系，才能对水进一步的处理，达到我们的目的。中国有句俗语：瑞 雪兆丰年。就是讲的这个道理。降雨经过一系列的过程，成为雪或冰，这些形态的水，有助于植 物的生长和发育。在我国青海用冰川水浇灌的小麦或其他的农作物的单产产量，远远高于平原地 区，除了日照的原因外，冰川水也是一个很重要的决定因素。例如前苏联、中科院冰J I I 所、北京 I D M 生物技术研究所就用冰川水养殖蛋鸡和所种植物，其产量远远高于用普通水种植或养殖的。 因此水结构的不同，影响水的性质( 物理性质、化学性质和生物性质)

16、和功能不同。虽然但是这 方面的研究报告甚少，还需要我们进一步探讨和研究。从微观的角度研究水的结构、性质、功能 三者的关系对于探讨水和生命关系、水和人体健康关系极为重要。 五激活的原理 ( 一) 自然界中水的激活现象和激活作用 激活是自然界水循环存在种现象，水在自然界循环与流动过程，水不断激活过程。伴随着 弯曲的河道、瀑布、地下岩石、海浪等水不断获取能量和物质，使得熵值d s 远远大于0 ，水才 能被激活。水在地球上的大循环过程也是能量在水中的蓄积和释放过程也就是水的活性的恢复 与增强的过程。以河流为例，当水在瀑布、湍流时，水从环境中汲取能量和物质，水在平缓流动 时，就是释放能量。当前淡水资源相对紧缺，人为地加快了水的循环，特别时对地下水的超采， 破坏和缩短水的蓄能作用，从而水的活性逐渐降低、减弱和丧失，水的功能也相应降低。李复兴 教授提出水退化理论就是基于此。从水的激活的角度看待水库或大坝，这些大大小小的水库，把 动态水变成了静态的水使水从活水向死水转变。人工运河，一般都把运河修得