「小分子團水」：健康飲用水的水質結構
在地球常態下，水是唯一可以以氣態、液態、固態三種形態同時存在，並且這三種形態可相互轉化的物質。自然界除了氣態水是單分子的之外，液態水和固態水都不是以單一水分子H2O的形式存在，而是由若干水分子通過氫鍵作用聚合在一起，形成水分子簇，俗稱「水分子團」，或稱「水團簇」、「水簇」。
人類對水結構的研究迄今已有100多年歷史，1884年，Whiting首次報導液態水高密度矩陣模型；1933年，Bemal和Fowler提出高低密度下簇狀結構；1959年，Pauling提出具有空隙的水分子簇狀結構；1957年，Bontron和Alben提出了水的環狀結構；2000年以後，提出了水的二十面體結構，即水是由280個水分子組成的。
水分子、水分子團結構模型
研究認為，水分子簇是一種不連續的氫鍵結構形成的水分子簇合物。這些簇合物有的被實驗所證實，有的通過理論計算推測存在。它們有多種存在的形式：在冰中、在晶格中以及在液態水中。其中最簡單的就是二聚水：（H2O）2。
所謂「小分子團水」，研究界以人體細胞膜的膜孔大小為界定依據。細胞膜孔直徑約2nm，水分子的直徑約0.18nm，這樣，由10個以下水分子組成的水團簇即使是手拉手般的橫列也可以自由進出細胞膜孔。因此，9個水分子以下的水團簇被稱為「小分子團水」。與此相對，10個及以上水分子的水團簇就被稱為「大分子團水」。
「大分子團水」（左）和「小分子團水」（右）結構模型
水體的水分子以分子鏈團的形式存在，水分子間以氫鍵締結在一起。有研究認為，對液態水的超分子結構研究是十分困難的，因為它們存在時間非常短。氫鍵不斷斷裂和形成所需時間小於200飛秒（飛秒：fs，毫微微秒，一千萬億分之一秒）。這可能是水體「打得爛，割不斷」的原因吧。
那麼，怎樣鑒別水分子團的大小呢？
目前國內外多用17氧核磁共振（17O-NMR）半振幅高譜線頻率來表徵液態水團簇結構的大小，頻率越大，團簇越大；頻率越小，團簇就越小。業界比較一致的界定頻率是：≤90Hz（相當於9個水分子）為小分子團水，≥100Hz（相當於10個水分子）為大分子團水。
下圖是我院對國內某自然保護區源頭水生產的瓶裝水和國外某品牌礦泉水送上海某權威機構作17O-NMR小分子團檢測的實例——
國內某品牌瓶裝水水樣作
17O-NMR檢測，
半振幅頻率為47.42Hz，為小分子團水
（本院自有圖片）
國外某品牌礦泉水水樣作
17O-NMR檢測，
半振幅頻率為130.94Hz，為大分子團水
（本院自有圖片）
國外研究者非常看重小分子團水的生物功能，認為小分子團水的種種理化活性有利於人體健康，可以預防或治療某些疾病。但大都屬於理論上的推理，缺乏實際驗證。
國內對水分子團結構的研究似乎還是空白。前些年我國的一些涉水產品廠家引用國外宣傳，對小分子團水不甚了了而又誇張其功能，因此涉嫌謠言而被闢謠。國家衛生部於2013年10月實施的《涉及飲用水衛生安全產品標籤說明書管理規範》第六條規定，涉水產品標籤和說明書中不得標註「酸性水」、「鹼性水」、「活化水」、「小分子團水」、「功能水」、「能量水」、「富氧水」等內容。
然而水的分子團結構畢竟是客觀存在，「大分子團水」和「小分子團水」在分子結構和理化活性方面也確有不同。作為人體構成成份最多、運行和維護生命需求量也最多的物質，水的品質優劣對人體健康的影響或許是存在的。
據我院的一些觀察和研究，大自然中的水體形成小分子團水需要某些特殊環境和條件。如果以人工方法將大分子團水（例如自來水）改造成小分子團水，也必須滿足相應的環境條件，這決不是在普通的過濾式凈水器中就可以完成的。例如：小分子團水的pH呈弱鹼性，但不是凡弱鹼性的水就是小分子團水。而「鹼性水」、「富氧水」、「能量水」之類，連概念都沒弄清楚，難免被認為是忽悠消費者。國家對涉水產品制止標註這些內容是必要的。
但另一方面，「小分子團水」有益健康、可以預防甚而可以治療某些疾病也有事實依據，若無視這些事實，一概斥為「謠言」則未免太無知。法規目前制止水產品標註「小分子團水」，並不意味著不許對水分子團結構進行科學研究。
前面我們討論了水質理化活性的兩個指標pH和溶解氧（DO），這兩個指標都是間接反映水體理化活性的指標。比這兩個指標更接近水體理化活性本質的指標，是「小分子團水」檢測。但是，至今還沒有官方認定的水分子團測定方法和標準，因而目前各地所採用的17O-NMR測試方法和界定頻率，只能作為參考。
人類雖然認識到水是生命之源、健康之本，但對水與生命的研究迄今仍非常、非常膚淺。2014年01月16日人民網-人民日報報道：我國科學家首次拍攝到水分子內部結構，這對水與生命的研究無疑是前進了一大步——
2014年01月16日人民網-人民日報報道：
我國科學家首次拍攝到水分子內部結構
（於 2018.8.1編輯，插圖取自網路）
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