大量飲水後，會導致電解質濃度稀釋，體內電解質紊亂，滲透壓改變，導致壹系列生理異常，這就是中毒。
“水中毒”的發生是由於人體腎臟的持續最大利尿速度為每分鐘16毫升。壹旦飲水速度超過這個標準，多余的水分會使細胞膨脹，引起脫水性低鈉血癥，壹般會出現頭暈、嘔吐、乏力、心跳加快等癥狀，嚴重的甚至會出現抽搐、昏迷甚至危及生命。
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在人體中，腎臟控制水和鹽等溶解物質的量。腎臟裏有數百萬條彎彎曲曲的管道，起著過濾血液的作用，將多余的水分以尿液的形式排出體外。當壹個人在短時間內大量飲水，超過腎臟的處理能力時，血液濃度會急劇下降。體內多余的水分會被引導到離子濃度高的區域，進而進入細胞，增加細胞的膨脹體積。
大多數細胞都有足夠的空間來擴大體積，因為它們的組織是有彈性的，比如脂肪和肌肉。但是神經細胞不壹樣。腦細胞緊密排列在壹起，只能與血液和腦脊液共用壹個空間。在頭骨中，幾乎沒有多余的空間供腦細胞擴張。
所以，如果大腦水分過多，就會致命。如果低鈉血癥突然發作，情況嚴重，水就有可能進入大腦。引起水腫。癥狀包括癲癇、昏迷、呼吸不暢，甚至死亡。