——從水生理學談水與人體健康

北京愛迪曼生物技術研究所
李復興

　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　前言

　　世紀之交，很多科學領域和行業均利用不同形式總結過去，展望未來。人類的文明之舟自古就依水而行，水自古就是我們這個藍色星球上生命的搖籃和象征。二十一世紀人類的科學和文明高速發展，同時人類也給地球帶來嚴重的污染。當我們走過大江南北突然發現湖泊不再碧綠，大海不再蔚藍，一位專家曾經預言，如果不及時解決水污染帶來的水危機，中國在下世紀就是進口水源，更談不上二十一世紀我們要喝什么水。
　　SOS！水的危機：
　　　　——水的缺乏
　　　　——水的污染
　　　　——水的退化
　　水的危機正威脅著人類的生存。水的危機是全球的問題，所謂“全球問題”是指具有全球規模、涉及人類當前和長遠利益，對全人類的生存和發展關系重大，并需要在全球范圍內共同關注，互相合作才能加以解決的問題。可以說，未來世界的面貌不是未來人作出的選擇，而是現代人的決策及其實施的結果。
　　 人們在吶喊：地球上清澈碧綠的水何處尋；
　　人們在恐慌：水，到處都有可一滴也不能喝；
　　人們在期盼：能飲回歸自然的優質水嗎？
　　二十一世紀喝什么水，這是一個：
　　　　很嚴肅的問題——水是萬物始基，生命本源；
　　　　很重要的問題——關系到人類命運，民族素質；
　　　　很糊涂的問題——目前人類不知喝什么水；
　　　　很難回答的問題——許多水的奧秘至今不清楚；
　　　　必須回答的問題——關系到人類的健康，國家的興旺發達。
　　二十一世紀我們應當喝：
　　　　①沒有污染的水；
　　　　②沒有退化的水；
　　　　③符合人體需要的水。
　　注：(1)沒有污染是指不含有有毒、有害、有異味異嗅物質，既水質達到衛生安全，此點大家以達共識；
　　　　(2)符合人體需要的水，其抽象的概念沒有爭議，但是在實際中尚存爭議；
　　　　(3)沒有退化的水，是指水自身功能及對人的生理功能在退化。筆者于1994年正式提出“水退化”的科學假說。水退化是自然界已存在的一種現象，目前還未引起人的認識和注意。水的污染是對人體健康的直接危害，水的退化是對人體健康的慢性和潛在的危害，并被人們所忽略；
　　　　(4)達到上述第一個條件的水才達到安全和衛生，只有達到上述的三個條件的水才能是健康的水。

　　一、對水認識的現狀

　　在討論二十一世紀我們應當喝什么水前，首先回顧我們目前喝的是什么水，以及我們對水的認知（不單純是認識）現狀。只有端正人對水的認知，才能明確我們應當喝什么樣的水。
　　(一)現代人對水認識的倒退
　　對水認識的倒退主要是與古人比較而言。這種認知的倒退主要從潛意識，自覺不自覺中表露出的。現代人對水認知倒退主要表現在以下幾個方面：
　　1.古人是把人作為“整體”（溶液）看待，而現代人卻把飲水孤立為“溶質”和“溶劑”，前者強調水中的礦物質的作用，把水的功能單純地歸結為礦物質的作用，只認為水中礦物質種類越多越好，含量越高越好。而后者卻過分強調溶劑的作用（純H₂O）。
　　2.脫離自然規律，違背自然，人為地制造地球不存在的水
　　人與自然之間需要的是和諧與協調的發展。這是一種人與自然的倫理關系。人對于水的研究，水的開發，水的認知必須符合客觀規律。而現代人強迫自己去喝地球不存在的水“純凈水”、“富氧水”（是指人為制造水中氧含量超過自然界中的水幾十倍以上）、“電解水”。這是科學反被科學誤。使人飲水違背了人類進化過程對自然界的適應及和諧。我們講健康水，研究健康水，一定要新生自然規律，而不是一味地去征服自然和改造自然，如果這樣會帶來自然水人類的報復。
　　3.飲水僅僅是為了解渴，而忽略了水的營養功能。
　　當我們詢問周圍的人，人為什么喝水，通常的回答是解渴，人渴了才喝水。從沒有想到飲水中包含了營養作用。有一次我在住院時，向病友和醫務人員問及人為什么要喝水，大部分人的回答是解渴。口渴才喝水是普遍的看法。從沒有想到飲水中也蘊涵著很深的科學，水也有營養作用。改革開放以來人們的生活普遍提高，每每談到飲食的重要性，往往都在講如何如何吃好，吃什么好；卻忽略了飲。“飲食”包含了兩重意思，一為飲，二為食。明朝李時珍在《本草綱目》中把水列為各篇之首。可見他對水的“保健”、“療效”的作用的重視。而現代人逐漸忽略和淡忘了水本身應具有的保健療效作用。
　　4.只注意了水的純凈而忽略了水的生理作用
　　水的純凈與健康是一個完整的有機體的兩個方面。水的純凈主要針對水污染而言，健康水主要針對人體健康來講。純凈水≠健康水，我們希望飲水應作到純凈與健康的統一。
　　(二)當前飲水市場的誤導
　　飲水行業從主觀上講都愿意為人民做好事，做有利于健康的好事。但由于我們對水的認識較淺，再加上經濟效益地驅使，從而自覺不自覺地進入了飲水的誤區。正如上海醫科大學余順章教授針對目前水市場的混亂指出：“不科學地運用科學反而會被‘科學’所累。”我們不但要重視企業的經濟效益，更應重視人類的健康的社會效益。
　　飲用水市場誤導主要表現在以下幾個點：
　　1.誤把飲料水當成飲用水；
　　2.誤把醫療用水作為正常飲用水；
　　3.誤把心理產品當成生理產品；
　　4.誤把純凈水作為健康水；
　　5.誤把水的物理活性當成生物活性；
　　6.誤把陳舊洋技術當成高新技術；
　　7.誤把飲用水的輔助產品當成飲用水的主導產品（自來水）。
　　誤導產生的原因：
　　1.重視廣告誘導，輕視教育誘導；
　　2.重視產品開發，輕視科學理念；
　　3.遠離自然屬性，追求水的加減技術；
　　4.重視水的硬件的開發，輕視水的軟件技術研究；
　　(三)飲用水研究中的忽略和遺憾
　　在飲用水研究領域中空白點很多，還有很多“盲區”。不能不說是一種科學遺憾。
　　1.只注意生物體外水的研究，而忽略生物體內水的研究
　　以人體為研究的主體，可以把水分為體外（自然界水）水與體內水。目前對水研究都集中在體外水的領域之中，例如水資源、水利、水文、水環境保護等，而對體內水分布、運動、結構、功能，特別是比細胞水平、分子生物學水平來認識水、研究水更是存在許多盲區和空白。
　　2.只注意人體物質30%的研究，忽視了70%的研究
　　國內外營養學主要研究的是人體內30%的固形物，例如蛋白質、碳水化合物、脂肪、礦物質、維生素等，對人體內存在的70%的水物質研究甚少。
　　細胞生理學對細胞膜上的蛋白膜、脂膜及固形物質的吸收通道相對研究深入，但對水膜及水的吸收通道研究甚少，甚至空白。
　　病理重點是對人體組織、結構的病理研究，對病理組織中水的結構和作用研究不夠。特別是現代文明病（糖尿病、高血脂、高血壓等）發病率逐年上升，人們往往注重在控制飲食上，對每日的攝食量加以控制，實際上水的退化對這些文明病的發生呈正相關。現在通過一些臨床觀察及流行病學調查，每天堅持喝健康水，可以預防和緩解現代文明病的發生。
　　總之，我們對水的營養學、水的生理學研究還停留在幾十年前，現在看來水不但起體內物質輸送與媒體作用，直接參與生物大分子結構，水與生物大分子共同完成了人體的物質代謝、能量代謝和信息代謝。水與衰老、壽命、免疫、代謝有直接的關系，我們對水的認識要重新開始。
　　3.在研究深度上，重視水的宏觀（大水概念）描述與研究，而忽略對水的亞微觀和微觀水平的研究。這方面的研究遠遠落后與其他科學領域。
　　4.在知識結構上，生物醫學界涉及水方面的研究人員很少，反映在相關的文獻較少。當前從事水研究多為物理、化學、工程等方面的科研人員，而生物界，特別是生理、營養、生物化學等領域直接參與水研究者甚少。
　　5.只關注了水污染，忽略了水退化的研究
　　在二十世紀整個水科技界把目光集中在如何處理水的污染，例如污染的監控、治理等方面。自來水近一百年來在全世界的發展與普及主要針對自然水的污染。進入二十一世紀后環境的治理，水質的改善任重而道遠，在治理污染的同時也應關注水的退化。希望一些科技工作者能夠重視和參與水退化的研究。水功能的退化是在人們不知不覺中發生，是看不見，摸不著的。但它直接影響水功能的降低，影響人體的健康，而且影響了所有用水行業的經濟效益和產品質量。見表1水的退化及其危害。

　　二、實驗是檢驗好水的標準

　　近幾年來，與國內有關科研單位、大專院校、防疫站及一些企業廣泛合作，在實驗動物、微生物、植物及人的臨床觀察等方面，進行了一些研究，從而增進對水是生命之源，我們應該喝什么樣的水有了一定的認識。
　　1.從體細胞學實驗結果認識到水不能亂飲
　　成年人由100億個細胞組成，保護人的健康，要從保護每個細胞健康做到，細胞學家做過這樣一個實驗：用人的外周血細胞、人胎兒臍帶血細胞、白鼠骨髓細胞分別“喂飲”海水、純凈水、回歸水，出現以下現象：
　　當離體活細胞，浸入海水10分鐘，由于海水離子濃度高，細胞內呈低滲狀態，細胞水通過細胞膜大量滲出細胞，雖然細胞形態還保持完整，但細胞明顯萎縮——發生高滲脫水。
　　當離體活細胞，浸入不含離子純凈水10分鐘，細胞內呈高滲狀態，純凈水通過細胞膜大量滲入細胞內，細胞會象升空的氣球一樣，逐漸“膨脹”、“水腫”，嚴重時細胞明顯破裂——發生低滲脫水。
　　回歸水中其離子含量接近細胞水，處于等滲狀態，10分鐘時細胞還保持完整無缺，處于正常。由此實驗可以看出飲水含有適當的礦物質的水，對保護人體細胞安全和身體狀況非常重要。水越純凈，活細胞受損越多，破裂越快。尤其人的腦細胞反應最為敏感，一旦腦細胞水腫，就會使顱內血壓增高，導致頭疼、嗜睡、抽搐，嚴重時危及生命。老人和小孩不宜多飲純凈水，如同人不能飲海水具有相同道理的。　　　　　　　　　　
　　2.從代謝實驗結果證明好水有利于營養物質在體內沉積
　　從營養的角度講，我們攝入的營養物質不在于消化吸收，而重要的是在于沉積。長期以來利用食品的合理搭配來提高營養物質在體內的沉積，是營養工作的重點。為了探討不同處理的水對體內營養物質的沉積、日糧的蛋白質利用率和生物效價的影響，我們進行了如下實驗，其結果如下表1。
　　　　　　　　　　　

（北京科力新技術發展總公司生物工程部，1994）

　　3.通過抑菌實驗，說明好水的自凈能力強
　　水清則無魚。然而，自然界又有許多現象打破了我們原有的認知，微生物就是這樣，水越純凈，越有利于它的生長。本所與廣州軍區醫學高等專科學校聯合做過這樣一個實驗，分別取出等量的無菌純凈水和自然回歸水，接入2個/mg菌落，24小時后純凈水菌落達200個以上，而自然回歸水中依然只有原先的2個。
　　我國古代早就有“好水不生蟲”的說法，這個蟲當然也包括我們今天所說的微生物。不少消費者在日常用水中發現，夏天用純凈水做米飯，隔天就變質，而回歸水做的米飯可以存放1—2天也不變質，而自來水雖然含有氯，但做米飯餿得更快。
　　水本身有自凈及抑菌功能。由于水的退化，造成水抑菌能力降低，受污染的水，雖然經過多層次凈化處理達到“凈化”，水還是退化水，甚至退化更嚴重，其水的自凈功能降低越明顯。
　　4.好水促進生命活力
　　北京愛迪曼生物技術研究所、廣州萬年清生命科學有限公司與廣州防疫站聯合實驗，用自然回歸水與其他水喂養小白鼠40天后，進行溺死實驗，結果表明，飲用其他水的小白鼠抗爭力弱，飲用自然回歸水的則反之。實驗后，抽取白鼠的血液，發現后者血液的各項指標比飲用其他水的白鼠高，見圖4，和表2，3。

　　　　　　　　　　　　　　　
　　5.好水的擴散力、滲透力強
　　在我們生活中有這樣的感覺，好水（例如泉水）喝了很爽，越喝越想喝，喝后不感肚脹，不好的水則反之。這是因為好水的分子團小，滲透力、擴散力強，進入體內能很快吸收，接入細胞內，不好水不易吸收，而存在胃腸中，所以有肚脹的感覺。
　　6.降血脂實驗說明好水有緩解代謝疾的作用
　　本所與廣州市防疫站聯合作了實驗動物的降血脂實驗。在動物日糧食局中加入豬油，建立高血脂癥的動物模型。然后給動物飲用不同的水，從實驗中可以看出，自然回歸水比純凈水和自來水有降低血脂作用。隨著飲用時間的延長，降血脂的作用越來越明顯。本實驗與人群的臨床觀察結果相吻合。
　　7.從眾多的植物實驗中證明好水具有促進生長的作用
　　本所與華南農業大學、廣州萬年清生命科學有限公司、上海潤一生物水科技有限公司、浙江海鹽大東南科技發展有限公司分別用大蒜、豌豆、綠豆、玉米及一些花卉，做了大量的植物實驗。大東南公司還組織嘉興地區千人參加植物實驗，說明了以下幾點：
　　●自然回歸水比純凈水具有明顯的促進植物生長發育作用；
　　●自然回歸水越在低溫、高溫的條件下，促生長的作用越明顯；可明顯提高植物的抗應激能力；
　　●促生長作用主要是好水可以激活和提高酶的活力；
　　●玉米等大田作物進行浸種，其生長效應明顯，把整個細胞酶激活，有效地促進植物生長。好水的正面信息參與DNA的結構，隨著細胞的有絲分裂，把好水正面的生物信息傳遞下去。
　　8.好水水分子團小
　　在自然狀態下，水不是單一分子的形式存在的，在分子間由氫鍵連接成集團形成存在。以(H₂O)_n表示，其中n代表分子的個數，大分子集團吸收外界的能量，分裂成較小的集團，分子集團小的水具有許多優多：不僅飲用爽口，而且能提高人體的生理功能，其表現為細胞組織的滲透力強，有利于體內的氧和各種營養物質的搬運和沉積以及代謝廢物的排出，促使疾病及早痊愈。
　　水分子團大小也可用核磁共振譜線的半幅寬(Hz)表示。中科院測定的自然回歸水、純凈水、蒸餾水的Hz數分別為：8.7、26.9、36.08。數值越小，表示分子團小，既水的生命活力強。
　　9.好水表面張力大
　　好水的表面張力大，沸點、冰點相對低。從表4中可以看出純凈水比自來水、回歸水的表面張力小，沸點、冰點偏低。

（華南理工大學物理系，1994）

　　10.通過啤酒糖化實驗和水泥強度實驗，說明自然回歸水技術在用水行業中有廣泛的應用價值。

　　注：啤酒的風味組成主要來自于酵母的代謝產物，而在釀造過程中醇類含量低，酯類含量高，對酒類的品質有明顯的改善。酯類含量越高，酒類越香醇，可以起到縮短熟化時間的好處。（北京愛迪曼生物技術研究所，珠江啤酒研究所）

（廣州萬年清生命科學有限公司，廣東省水泥研究所，1996）

　　三、飲用水中關鍵技術觀點

　　1、飲用水中是否需要考慮礦物質
　　（1）水中礦物質不單純起營養作用，而且對于保持水中自身的團狀結構，尤其是維持分子團狀態相對穩定起著重要的作用。
　　（2）去掉水中的礦物質使水原有的架構產生變化，從而引起水的生理功能降低。
　　（3）常態水中礦物質是呈離子狀態，比食物中的礦物質更易被人體吸收。
　　2、水僅僅純凈是不夠的
　　（1）本人在1994年的一次學術會上，提出水退化的科學假說，指出，污染物質進入水中，不僅帶給水污染，更可怕的是帶給水退化，造成水的生理功能降低，使水成為病態水，退化的水。
　　（2）水的污染與退化均給人體的健康帶來危害。
　　（3）當前各種水處理解決了水污染問題，沒有解決水的退化問題。
　　3、水的生理功能要進入更深層次探討
　　水和我們的生活息息相關，但我們對水的認識太少，了解太膚淺。就水對人體的生理功能來說，仍然停留在“喝水就是解渴”的地方。所以大家還沒有對健康水、好水有足夠的認識和要求。僅滿足其安全和干凈。因此我們要更深層次地明了，水參與了整個生命體物質代謝、能量代謝和信息代謝。幾乎整個生命現象和活動都離不開水，都有水的參與。為了更好地研究和認識生物體內的結構和功能及其活動規律，筆者近年來倡導建立“水生理學”學科的建議（詳見筆者“水科學知識體系初探與水生理學提出”一文）。只有對水的生理學研究到了一定深度，我們才能比較正確的回答人體到底需要什么樣的水這個問題。
　　談到水的生理功能的研究和認識，不能脫離水結構，特別是水的亞微觀結構和微觀結構的研究和認識。
　　任何生命體與非生命系統都有結構和功能。結構是功能的基礎，對功能有決定的作用，功能是結構的表現，對結構具有反作用。
　　各種污染源進入水中必然會破壞水原有正常有序的結構與運動規律。形成非正常、無序的結構和運動。水的正常有序向無序的轉化過程，我們稱為“水的退化”。水的結構與運動的退化必然造成水自身功能和水對于人體生理功能的退化。從日常現象觀察和我們大量的科學實驗都得到證明。只不過對此自然現象我們熟視無睹。
　　今后，我們在從事水生理學的研究中，即可以根據已知水的內部結構來推測和預見水的生理功能，也可以根據已知水的生理功能表現來推測和預見水的內部結構變化，從而按照人們的需要，來改變結構或改變功能。這種改變是從無序到有序，恢復實現人們對自然界好水的有效利用和不好水的有效改造。

　　四、人體水生理學的研究思維及方法的體會和建議

　　1.注意幾方面的結合
　　水的認識層次——客觀與微觀結合
　　水的研究方向——（人）體外水與體內水研究相結合
　　水的研究方法——實驗與調研結合
　　水的學科交叉——物理化學與生物醫學結合
　　水的自身系統——結構和功能結合
　　水的研究手段——水的物理檢測與化學檢測結合
　　水的研究方式——硬件和軟件結合
　　水的研究面向——研究和企業結合
　　2.把水的研究當成系統科學
　　系統科學的研究對象是客觀世界的系統、控制和信息。由此所建立的是關于自然界、社會和人類思維等領域中系統、控制和信息的原理及其規律性的學問。
　　系統科學是現代科學技術體系一個新興科學部門，它正在迅速發展，系統科學的研究成果正在推廣之中，滲透到各個學科領域。水本身是一個多層次性、多樣性、多級性、和多維性的開放式自組織系統。我們自覺把系統科學的科學知識和思維方法運用到水的科學研究中，無論從科學的哲學思維方法、認識水平、研究方法等方面可以全面、完善推動水的研究進展，更加正確、成熟認識水，了解水。
　　3.控制論中黑箱方法來提示和認識水的奧妙
　　從解決水的退化、恢復水的生理功能的目的出發，而研制IDM活水系統。在實驗與臨床觀察中，用該活水系統處理過的水產生意想不到的生物現象和臨床效果，但是從目前的研究水平，筆者對目前表現出的生物現象和臨床效果的機理尚不清楚。正是這個原因使得一些人對IDM活水系統的效果和生物現象和臨床效果產生“凝問”甚至“不信”。由于機理不清楚而產生對科學的疑問和反對，尤其是當一個創新的科學理論剛剛出現之際，這種情況是屢見不鮮的。
　　人們在從事科學研究的活動中，經常會碰到這樣現象，由于條件限制不能直接觀察到事物的內部結構和機理。把這個物質稱為黑箱。黑箱作為控制論的重要概念是指這樣一類現象，其構造和機理尚不清楚，但可以通過外部的觀察和認識去了解其功能和特性的存在。
　　黑箱的概念并不陌生，因為人一生都在和黑箱打交道。例如人的大腦是一個黑箱，它具有記憶、聯想、學習等思維功能，但人的大腦的機理卻始終是一個謎。為了解人腦的之謎，我們決不能通過解剖人的大腦來直接觀察。日常生活中也常需要人們把某些事物當成黑箱。例如，人吃飯不必先搞清楚碗、筷、米的結構；看電視并不一定要懂得電視機的構造和原理；人工作使用的工具一般只需要宏觀特性和功能，而不必深究其微觀結構。這樣的例子還很多。總之，凡是一時不能、或不必深究其內部結構的認識對象都可以看作黑箱。
　　控制論給我們提供了研究黑箱的方法，黑箱方法是不打開黑箱，既不直接考察對象的內部結構，而是通過考察對象的輸入、輸出及動態過程，來定量地認識研究對象的功能特性和行為方式，探索其內部構造和機理的科學方法。
　　黑箱方法的實施步驟是：先確定黑箱系統，把所有研究的對象看作是一個“黑箱”，并根據它的性質和研究內容確定“黑箱”與周圍環境之間的邊界。既把研究對象從周圍環境中隔離出來。“黑箱”與環境之間的聯系通道用一系列的輸入值和輸出值反映出來。凡是外界對黑箱的影響和作用我們稱之為黑箱的輸入，黑箱對外界的影響和作用我們稱之為黑箱的輸出。黑箱方法是提示自然界奧妙的重要手段。今天來研究和認識水的奧妙應當離不開黑箱方法。

　　五、健康水的七點標準

　　1.不含對人體有毒、有害及有異味的物質；
　　2.水硬度（以CaCO₃計）適中(50-200mg/I)；
　　3.人體所需礦物質含量適中（其中鈣含量≥8mg/I）；
　　4.PH值呈微堿性(pH=7-8)；
　　5.水中溶解氧及二氧化碳含量適中（水中溶解氧≥6mg/I，二氧化碳在10-30mg/I）；
　　6.水分子團小；
　　7.水的生理功能（滲透力、溶解力、代謝力等）強。
　　自然回歸水就是依據沒有污染、沒有退化的自然界水及符合人體生理需要的健康水應具有的七點標準為依據，把我們周邊已經污染的、退化的、病態的水回歸和復原為健康、具有生命活力的水。希望人人可以天天喝上類似長壽村、無癌村的優質飲水。
　　隨著對水研究的深入，自然回歸水的科學含義也在不斷修訂長完善。其含義初步確定如下：
　　自然回歸水系統依據人類回歸大自然的理想，采用物理及生物學技術對自然水或自來水進行綜合處理，去除水中有毒、有害、有異味等污染物，保持水中適宜的礦物質含量和有益人體健康的元素，并通過IDM活水系統對已退化的水進行“整理”和“激活”，賦予水能量；使水分子集團變小；使無序運動的水變為有序；增強水的溶解力、滲透力、代謝力、乳化力、洗凈力等；恢復水的正常構架及功能，使之具有潔凈、富氧、活化等特性，解決水退化，復原水本來應具有的面貌，使水的營養生理功能接近人體細胞水，使飲用水達到潔凈與健康的統一。
　　聯合國計劃開發署專家水自然回歸水進行考察與論證，認為自然回歸水是具有“社會效益、經濟效益、生態效益和科學研究價值”的項目。把自然回歸水作為“聯合國示范技術”向全世界推廣。聯合國專家給予自然回歸水所做的解釋是：“Water as it should be”，此解釋中體現出自然回歸水的通俗及深刻的含義。