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氫氣知識

關于氫氣溶解度的問題

發布時間:2016-12-15 瀏覽次數:次 字號:  【關閉】
        在討論氫氣生物醫學相關問題時,許多人會提出一些關于氣體溶解問題。如氫氣不是不溶解于水嗎,怎么可以使用氫水治療疾病?氫水的溶解度幾個ppm是什么含義?呼吸氫怎么能發揮作用?呼吸氫氣和喝氫水有什么區別?

常識告訴我們,氫氣不溶解于水,我們在學習氫氣性質的時候,正是利用這個特點,使用排水法收集氫氣。這個不溶解于水的概念在化學上并沒有錯誤,但是在醫學和生物學上,這個概念并不是那么準確,甚至會引起誤解。

溶解度是在一定溫度下,某固態物質在100g溶劑中達到飽和狀態時所溶解的質量,叫做這種物質在這種溶劑中的溶解度。如果沒有指明溶劑,通常所說的溶解度就是物質在水里的溶解度。一般說溶解度(20℃)大于等于10g易溶,大于等于1g可溶,小于10g 大于等于0.01g微溶小于1g 小于0.01g為難溶(不溶)。氣體的溶解度通常指的是該氣體(其壓強為1標準大氣壓)在一定溫度時溶解在1體積水里的體積數。也有用“g/100g溶劑”作單位。
氫氣是能溶解于水的,在標準條件下,就是所謂的一個大氣壓,20度時,氫氣的溶解度為1.83%。這里使用的常用氣體溶解度單位是體積比,1.83%的含義是每100毫升水中可以溶解1.83毫升的氫氣。就是在100%純氫氣條件下,氣體緩慢溶解在水中,達到的最大體積為1.83毫升。

這個溶解度確實比較小,在進行氣體分析和研究時,甚至可以忽略不計。但是在生物學上,這個溶解度大約為0.8mM,或者大約每1升水中溶解1.6 mg。在醫學生物學領域,mM和mg都是比較大的單位。我們服用的許多藥物,也大多在這個數量級上。
如果我們對氫氣的這個溶解度有懷疑,我們可以對比一下另外一個重要氣體,氧氣的溶解度,氧氣的溶解度在標準條件下為2.4%,和氫氣的溶解度1.83%十分接近。在化學領域,氧氣也被認為是不溶解于水的氣體。如果氧氣不溶解于水,甚至溶解的數量不足,那么生活在水中的魚就不能呼吸到氧氣了。其實人呼吸獲得氧氣,也必須首先經過氧氣在血液中的溶解過程。

許多氫水的產品使用ppm為單位,ppm是parts permillion含義是每百萬分之一。如前所述,氣體溶解度使用體積比,而不是質量比,所以氫水的產品使用ppm單位并不是一個規范的單位,這主要是日本研究氫氣的學者缺乏氣體醫學研究背景,使用質量比為單位。中國的企業模仿日本的習慣,也采用這個計量單位。體積比和質量比可以進行換算,比如氫氣溶解度為1.83%,每1升水中溶解1.6 mg,1升水的質量為1000g等于1000000 mg,1.6 mg比1000000 mg就是1.6 ppm。所以,如果某一氫水的產品如果氫氣和水質量比可達到1.6 ppm,可以說達到了飽和濃度。根據目前國際上大部分學術研究的習慣,一般認為氫氣濃度達到3/4飽和度,就是0.6 mM或1.2 ppm就足夠產生生物學效應。
氫氣治療研究最早使用的方法是呼吸含1-4%氫的混合氣,呼吸氣體時,血液中氣體的濃度會隨著呼吸時間延長從低到高增加,一般30分鐘可以達到最大血液濃度(1-4%的飽和度)。只要提高呼吸濃度,就可以更快速地提高血液中的絕對濃度。不過增加呼吸氫氣的濃度,血液中的濃度增加的規律和過程類似,同樣在30分鐘達到最高濃度。理論上,呼吸氫氣的方法能明顯提高機體攝取氫氣絕對量。

相對來說,通過喝氫水,攝取氫的濃度有一定局限性,盡管可以通過一定技術提高水中攜帶氫的濃度,但仍然無法達到呼吸的同樣水平。只要解決安全使用的問題,呼吸是治療疾病的重要方法之一。不過目前關于呼吸和氫水治療疾病效果的比較仍十分少見,因此尚無法確定具體那種方法更為理想。我個人估計,對消化系統相關疾病,氫水有優勢,對呼吸系統疾病,呼吸氫有更大優勢。主要是考慮到呼吸時,氫氣難以進入消化道,而飲用氫水,呼吸道中的氫濃度又非常低,結合兩種方法能取得更全面理想的效果。最終確定氫氣的治療效果,確定具體什么方法更理想的標準是大規模臨床研究結果。
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