المياه مضاعفة الوسم هي المياه التي يتم فيها استبدال كل من الهيدروجين والأكسجين بشكل جزئي أو بشكل كامل لأغراض التتبع (أي أنها تم وسمها) من خلال نظير غير معتاد لهذه العناصر.
وفي الممارسة العلمية، ولأسباب تتعلق بالعملية والسلامة، غالبًا ما تستخدم كل التطبيقات الحديثة لطريقة «المياه المميزة بشكل مزدوج» المياه المميزة بالأشكال الثقيلة وغير المشعة من عنصري الديوتريوم والأكسجين 18 (O-18 أو 18O)، أو أكسيد الديوتريوم 18 (D218O). وفي الواقع النظري، يمكن استخدام الأشكال المشعة من الهيدروجين والأكسجين من أجل هذا التمييز، وقد كان هذا هو الحال في العديد من التطبيقات المبكرة لهذه الطريقة.
وعلى وجه الخصوص، فإن استخدام طريقة المياه المميزة بشكل مزدوج (أو طريقة DLW) يؤدي إلى الحصول على نوع خاص من القياسات ذات معدل أيض (استقلاب)، حيث يتم قياس معدل الأيض المتوسط للكائن الحي على مدار فترة معينة. ويتم ذلك من خلال تناول جرعة من المياه المميزة بشكل مزدوج، ثم قياس معدلات التخلص من الديوتريوم والأكسجين 18 في الشخص المشارك في التجربة على مدار الوقت من خلال أخذ عينات منتظمة من تركيزات النظائر الثقيلة في مياه الجسم (من خلال أخذ عينات من اللعاب أو البول أو الدم). والحد الأدنى من العينات المطلوبة هو ضعف العينة المبدئية بعد وصول النظائر إلى حالة التوازن في الجسم، ثم عينة ثانية بعد ذلك ببعض الوقت. والوقت المستغرق بين تجميع كلتا العينتين يعتمد على حجم الحيوان المستخدم. ففي الحيوانات صغيرة الحجم، يمكن أن تكون الفترة صغيرة للغاية مثل 24 ساعة، أما في الحيوانات الكبيرة، مثل البالغين من البشر، يمكن أن تكون تلك الفترة طويلة بما يصل إلى 14 يومًا. وفي الحيوانات، غالبًا ما يطلق على متوسط معدل الأيض اليومي الذي يتم قياسه من خلال طريقة المياه المميزة بشكل مزدوج اسم معدل الأيض الميداني أو FMR اختصارًا. وقد تم اختراع تلك الطريقة في الخمسينيات من القرن العشرين على يد ناثان ليفسون وزملائه في جامعة مينيسوتا، ومع ذلك، اقتصر استخدام تلك الطريقة على الحيوانات صغيرة الحجم حتى الثمانينيات من القرن العشرين بسبب التكلفة العالية لنظير الأكسجين 18. وقد ساعدت التطورات الحادثة في مجال قياس الطيف أثناء السبعينيات من القرن العشرين وبدايات الثمانينيات من ذات القرن على تقليل مقدار النظير المطلوب، مما جعل من الممكن تطبيق الطريقة على البشر. وقد كان أول تطبيق لهذه الطريقة على البشر في عام 1982 على يد ديل شويلر (Dale Schoeller)، بعد أكثر من 25 عامًا من اكتشاف الطريقة لأول مرة. ويرد موجز كامل للأسلوب في كتاب كتبه عالم الأحياء البريطاني جون سبيكمان (John Speakman).