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电解还原水也被称为碱性离子水，是一种在全球范围内广受欢迎的“健康水”。电解还原水是通过水电解产生的，其中阴极和阳极电极由半透膜隔开。阴极处的水产生电解还原水，而阳极处的水产生一种称为电解氧化水的酸性水。隔膜能防止两种水混合，使每种水都能保持其各自的pH值。这两种类型的水都有着悠久的历史和日益增长的受欢迎程度。然而，人们对两种水仍然存在许多误解和未知之处，特别是关于电解还原水，因为对这种水有许多神奇效应的声称。其中一些声称得到学术研究的支持，而另一些则没有。电解还原水含有氢气，最近已经证明氢气具有许多疾病治疗效果。关于氢气的生物学效应发现解释了电解还原水如何，以及为什么提供任何生物学益处的长期谜团。然而，尽管对电解还原水进行了许多有利的研究，但也存在一些重要的安全和健康问题。一些研究表明，电解还原水可以诱导细胞损伤并损害钾稳态，以及其他风险。本文总结了这些安全问题，并讨论了它们的可能机制。我们首先简要总结电解氧化水和电解还原水的好处和历史，同时澄清有关电解还原水的流行误解。然后讨论每天摄入电解还原水的安全担忧，接着讨论使用电解还原水作为氢气水来源的有效性。
电解氧化水。
阳极水具有酸性pH值，并含有溶解氧气（O2）和各种含氯化物（如Cl2、HOCl、OCl?）。这是由于水的氧化反应[2氢气O(l)→O2(g)+4H+(aq)+4e?]，以及在阳极发生的氯离子的氧化反应（2Cl?→Cl2和Cl2+氢气O→HOCl+HCl），导致这种类型的水通常被称为电解氧化水。由于存在氯物种，这种类型的水具有很强的氧化性，通常用作消毒剂和消毒。通过测量其氧化还原电位（ORP）可以粗略估计其消毒能力的效果。其ORP测量在+mV至+mV以上，如果控制pH值，ORP与氯物种浓度相关。电解氧化水的消毒效果取决于水源水中的氯含量、电解时间、施加电压、水的电导率和电极配置等。
略低于中性pH值（≈4.5至6.5）的微酸性电解氧化水对消毒最有效，因为pH依赖性变化导致次氯酸占主导地位，其杀菌效应比碱性条件下的次氯酸根强倍。当pH值降至3.0以下时，大部分氯以气态氯气形式存在，氯气的杀菌作用比HOCl效果差，而且由于其挥发性，对人体健康构成更大的风险。因此，最有效的电解氧化水装置是那些（1）可以添加氯化钠以确保足够的电导率和氯离子的存在，（2）pH值保持在接近中性，（3）并且可以连续电解一段时间的装置。这些通常是没有膜的电解装置，而不是流动式机器，因此不会产生两种不同类型的水。除了确保产生所需次氯酸浓度的性能可靠外，这种方法还防止电解氧化水过于酸性，降低其效果并对人体健康更具毒性。一般来说，网状电极比实心板电极更有效。电解氧化水的化学性质和工业用途已在其他地方进行了广泛综述。
电解还原水
在阴极处产生的水是电解还原水。电解还原水是根据还原反应在阴极处产生的[2氢气O(l)+2e?→氢气(g)+2OH?(aq)]。这产生了一种由于增加的氢氧根离子（OH?）而呈碱性pH的水，以及由于溶解的氢气气体而呈负ORP的水。电解还原水的pH值可以从微碱性到pH11.5不等，ORP值可以从-mV到超过-mV不等，溶解的氢气水平可以从小于0.1mg/L到接近1.6mg/L不等。关于电解还原水的健康益处有许多声称，其中一些得到科学支持，而另一些则被科学原理反驳或科学研究驳斥。电解还原水的研究主要始于年代，研究发现电解还原水具有重要的生物学益处。例如，已经证明电解还原水可以抑制肿瘤生长，保护肝脏免受毒素侵害，改善脂质代谢等好处。
电解还原水的好处已被证明完全是由溶解的氢分子引起的（请参阅第一部分）。年之前，人们基本上不知道氢气气体会产生任何治疗效果，当时《自然医学》发表了一篇论文，展示了氢气的有希望的治疗效果。由于氢气的治疗效果是在电解还原水的治疗效果被报道之后才被认识到的，因此电解还原水的好处最初并未归因于氢分子。相反，电解还原水中提出的物质包括（1）碱性pH以中和有毒废物，（2）负氧化还原电位（ORP）以对抗氧化应激，（3）改变的水结构和“微团簇”以提高细胞水合作用，（4）丰富的氢氧根离子以中和自由基，（5）活性氢或原子氢、矿物氢化物，甚至自由电子以清除自由基。这些主张已经得到了广泛的审查和/或调查，并随后被否定。从科学上讲，唯一看起来有根据的主张是负ORP。
电解还原水和氧化还原电位研究发现，当ORP不为负时，治疗效益就会消失。这成为了一个重要的认识，但是负责产生负ORP的物质尚不清楚。电解还原水的推广者声称负ORP是短暂的，因为它表示半稳定“结构水”，带电水，带电矿物质，电子或带负电荷的氢氧根离子的存在。再次，从化学的角度来看，这些主张中的任何一个都不符合基本的物理和化学原理，甚至逻辑上也是不可能的。尽管如此，尽管不知道是什么导致了负ORP，但其在电解还原水中的重要性仍然通过研究和日常消费者得到证实。
人们很快提出，ORP越负，好处就越大。一些研究甚至表明，过小负ORP（例如-mV）不会产生任何好处。现在众所周知，电解还原水中的负ORP是因为有溶解氢气的存在。尽管确实氢气浓度越大，ORP就越负，但对ORP的更重要的影响是pH值（请参阅第一部分）。在碱性水中，只需要非常少量氢气就可以产生负ORP。例如，pH值为9且氢气浓度为0.1mg/L的水将测量到-mV的ORP。即使增加10倍氢气浓度（0.1至1mg/L），只会使ORP下降到-mV，这在典型的ORP计的误差范围内。此外，仅通过将pH值提高0.5个pH单位（从9变为9.5），也可以实现相同幅度的ORP变化。这些原因基于能斯特方程，这是一个已经广泛审查过的主题（请参阅第一部分）。因此，尽管ORP可以指示电解还原水中氢气的存在，但不能用于估计氢气的浓度，甚至不能将一个样本中的氢气水平与另一个样本进行比较。换句话说，由于pH值主导了ORP读数，氢气的水平很容易被掩盖。具有较低氢气水平的较高pH值的水会比具有较高氢气水平的中性pH水显示出更负的ORP。
似乎负ORP越大，治疗效果就越好。对于电解还原水来说这可能是正确的，因为制造出更大负ORP水的方法正是提高溶解氢气水平的方法。例如，可以通过在电解之前增加水源水中的矿物质来提高导电性，从而提高施加电压，增加电极表面积并减慢流速来使负ORP变得更负。不幸的是，这些变化也会导致非常高的pH值（例如10.5至11.5），这导致人们误以为摄入高pH碱性水具有治疗效果。也许这导致了当前瓶装碱性水的市场的兴起。重要的是，只有在电解还原水中由于更高的氢气水平而产生负ORP的情况下，才会与较高的碱性pH相关联的好处。
尽管许多研究人员和消费者现在认识到电解还原水的好处是由氢气引起的，但可能超过50％的电解还原水研究仍未解决其重要性（请参阅第一部分）。此外，虽然电解还原水可以是摄入氢气水的一种可行方法，但仍需要解决重要的安全问题。此外，电解还原水机器制造氢气水的有效性存在重要限制，需要考虑这些限制。
2.1碱性水的安全性
世界卫生组织(WHO)和美国环保署(EPA)建议饮用水的pH值不超过8.5。然而，如前所述，碱性水本身并没有显著的酸碱缓冲或中和能力，所以它不太可能成为一个大问题。但是，如果碱性水的pH值过高，那么高pH本身就可能是个问题。此外，反复大量摄入非常高的pH值的水仍可能会产生缓冲效果。事实上，喝一升12.7pH的碱性水大约相当于摄入一茶匙小苏打。糖尿病患者长期每日摄入一茶匙小苏打会导致心律失常和电解质异常，如低血钾(低血液中的钾)。此外，给老鼠饮用pH11.2-12碱性水一年后，它们的生长和体重明显受损。一些老鼠还出现了毛发暗淡、斑驳不均的情况，表明这是一种系统性毒性反应或代谢反应。同样地，另一项研究评估了酸性(pH3.4)或碱性(pH10.1)离子化水对胚胎发育的影响，与中性对照水相比，酸性和碱性组都导致胚胎死亡率更高，存活胎儿的生长也受到影响。许多家用碱性水离子化器都可以生产出pH值大于9.5的水(例如，pH10-12)。尽管受到商业公司的阻碍，但一些替代执业者推荐人们为胃灼热、消化不良、食物中毒、胃寒、关节炎、痛风、肌肉酸痛和损伤、偏头痛、中风等症服用所谓的“强碱性水”。这种水是通过饱和盐溶液制成的，它增加了水的导电性，使电离器产生的pH值大于12。此外，许多电解还原水的支持者还提倡饮用“紫色水”，即使用通用pH指示剂检测时呈现深紫色的水。然而，这种紫色并不意味着pH值为9.5,而是作为一种敏感指标，深紫色的颜色只有在pH值达到或大于10时才会出现。因此，如果消费者希望避免饮用pH值高于10的水，他们就不应该饮用会使通用pH指示剂变暗的紫色水。然而，即使没有摄入“强碱性水”，并且只是将机器设置在9.0或9.5的pH值上，消费者每天仍可能摄入pH值高于10的水。不幸的是，消费者可能完全没有意识到这一点，因为虽然大多数水离子化器允许用户设置所需的pH值(例如，8.5、9.0和9.5),但这些设置只会改变电极上的电压，而较高的pH设置会产生更高的电压。它们并不能确保产生的pH值是所设置的数值，因为这些设备没有内部pH电极或反馈软件，这可以说是这类按钮具有误导性的原因。因此，如果水源中的矿物质浓度较高或已经略微呈碱性(例如，pH8),则在“9.5pH”设置下产生的碱性水中的pH值很容易超过10。此外，减慢流速会延长电解的时间，这会强烈影响pH值。根据水源矿物质的浓度不同，将流速减慢到“滴”可以产生pH值超过12的碱性水。这是一项令人印象深刻的成就，这样做会导致更高的负氧化还原电位(ORP)和更高的氢气浓度；然而，这也会增加有害影响的危险性。此外，其他有害影响可能包括营养素吸收减少。例如，钙在较高的pH值下沉淀，而酸性pH有助于矿物溶解并从食物中提取维生素。摄入一升10pH值的碱性水可以轻松中和数百毫升的pH值为4的胃酸。如果身体无法轻易做出反应(例如，由于药物、胃酸分泌受损、胃部切除等原因)，这种情况就会变得更加严重。在这些情况下，矿物质、维生素和其他重要营养素的吸收可能会受到严重影响。胃酸中和效应也可能增加由胃液中的酸性汁液杀死的病原菌感染的风险。此外，质子泵抑制剂会改变肠道微生物群落并加重患者服用阿司匹林时的肠黏膜损伤，这将在第2.4节中进一步讨论。高pH碱性水的胃酸中和作用在某些情况下可能减轻食道胃反流症状，而在其他情况下/人群中则会加剧其症状。
2.2.电极和金属降解的安全性
另一个潜在的
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