水(為無色無味的透明液體)

水(為無色無味的透明液體)

水(簡稱:一氧化二氫,化學式:H2O)是由兩種元素組成的無機物,無毒,可飲用。在常溫常壓下為無色無味的透明液體,被稱為人類生命源泉。水,包括天然水河流湖泊、大水、水、地下水等)[含雜質],蒸餾水[理論上的純淨水],人工制水(通過化學反應使氫氧原子結合得到的水)。水是地球上最常見的物質之一,是包括無機化合、人類在內所有生命生存的重要資源,也是生物體最重要的組成部分。水在生命演化中起到了重要作用。它是一種狹義不可再生,廣義可再生資源。

純水可以導電,但十分微弱(導電性在日常生活中可以忽略),屬於極弱的電解質。日常生活中的水由於溶解了其他電解質而有較多的正負離子導電性增強。

基本介绍

  • 中文名
  • 英文名:Water, Oxidane, Hydroxic acid, Hydroxylic acid
  • 別稱:氧烷、氧化氫(系統命名法)、氫氧酸、氫氧化氫
  • 化學式:H2O
  • 分子量:18.01524
  • CAS登錄號:7732-18-5
  • EINECS登錄號:231-791-2
  • 熔點:0℃(P0=101.325kPa)
  • 沸點:99.975℃(P0=101.325kPa)(民間習慣稱100℃)
  • 水溶性:水對各種物質都具有親和性
  • 密度:1g/cm3,103kg/m3(t=4℃)
  • 外觀:常溫下無色透明液體
  • 閃點:無閃點
  • 套用:溶劑、維持生命、電子工業等
  • 安全性描述:安全
  • 危險性符號:無危險性
  • 危險性描述:無危險性
  • 危險品運輸編號:Not Applicable
  • 比熱容:4.186kJ/(kg·℃)/4.2 ×103J/(kg·℃)
  • 三相點:0.01℃
  • 化學性質:兩性
命名,正式命名,民間命名,盤點,來源,概述,觀點,性質,三態變化,物理,化學,軟硬度,分類概念,取用方法,地下取水,日光蒸餾水,植物中取水,提純處理,正滲透,生物學方法,影響,對氣候,對地理,對工程,對人體,對植物,污染,分類,處理方法,古代世界觀中,相關聯繫,

命名

正式命名

根據IUPAC規定,H2O分子的正式名稱只有兩種:水(Water)與氧烷(Oxidane)。
水

民間命名

根據其化學式,人們又給水以下別稱:氧化氫一氧化二氫
類比VIA族與VIIA族其它化合物命名規律:氫氧酸、酸式氧;
類比金屬氫氧化物(鹼)命名規律:氫氧化氫、苛性氫、羥基氫、鹼式氫。
上述名稱雖各不相同,但描述的都是同一種物質——水。國外曾經有過一篇將水稱為"一氧化二氫"的惡搞文章,引起譁然,就是人們對水的這些“另類命名”不了解造成的。
雖然可以根據水的化學式得到以上讀法,但是只有IUPAC規定的“水”與“氧烷”是正式名稱,其它名稱都不能在正式科學場合使用。在“水”的前面加上定語,可以用來區分特殊種類的水,比如蒸餾水去離子水重水

盤點

正式命名:水、氧烷
民間命名:聚氫氧酸酐,苛性氫,脫氰零醛肟,一氧化二氫,氫化脫磺硫酸,羥基氫,脫碳甲醛,脫碳葡萄糖,脫羰甲酸,氧代硫化氫,氫氧化氫,鹼式氫, 二氫醚,零醇,氫酚,氫羥酸,二零醚,正氧烷,氧乙烯,氫化超氧醯,二聚氫氧酸酐,氧化脫酯甲酸,氫化脫苄苯甲醇, 羥基脫羧甲酸,氫化脫硝硝酸,氫化脫氰氰酸

來源

概述

地球太陽系八大行星之中唯一被液態水覆蓋的星球。
地球上水的起源在學術界上存在很大的分歧,目前有幾十種不同的水形成學說。有些觀點認為在地球形成初期,原始大氣中的氫、氧化合成水,水蒸氣逐步凝結下來並形成海洋;也有觀點認為,形成地球的星雲物質中原先就存在水的成分。
另外的觀點認為,原始地殼中矽酸鹽等物質受火山影響而發生反應、析出水分。也有觀點認為,被地球吸引的彗星和隕石是地球上水的主要來源,甚至地球上的水還在不停增加。
當我們打開世界地圖時,或者當我們面對地球儀時,呈現在我們面前的大部分面積都是鮮艷的藍色。從太空中看地球,我們居住的地球是很圓的,因為地球的赤道半徑僅比兩極半徑長0.33%。地球是極為秀麗的蔚藍色球體。水是地球表面數量最多的天然物質,它覆蓋了地球71%以上的表面。地球是一個名副其實的大水球。

觀點

自生說
1.地球從原始星雲凝聚成行星後,由於內部溫度變化和重力作用,物質發生分異和對流,於是地球逐漸分化出圈層,在分化過程中,氫、氧氣體上浮到地表,再通過各種物理及化學作用生成水;
2. 水是在玄武岩先熔化後冷卻形成原始地殼的時候產生的。最初地球是一個冰冷的球體。此後,由於存在地球內部的鈾、釷等放射性元素開始衰變,釋放出熱能。因此地球內部的物質也開始熔化,高熔點的物質下沉,易熔化的物質上升,從中分離出易揮發的物質:氮、氧、碳水化合物、硫和大量水蒸氣,試驗證明當1 m3花崗岩熔化時,可以釋放出26 L的水和許多完全可揮發的化合物
3.地下深處的岩漿中含有豐富的水,實驗證明,壓力為15 kPa,溫度為1,0000℃的岩漿,可以溶解30%的水。火山口處的岩漿平均含水6%,有的可達12%,而且越往地球深處含水量越高。據此,有人根據地球深處岩漿的數量推測在地球存在的45億年內,深部岩漿釋放的水量可達現代全球大洋水的一半;
水
4. 火山噴發釋放出大量的水。從現代火山活動情況看,幾乎每次火山噴發都有約75%以上的水汽會噴出。1906年維蘇威火山噴發的純水蒸氣柱高達13,000米,一直噴發了20個h。阿拉斯加卡特邁火山區的萬煙谷,有成千上萬個天然水蒸氣噴出孔,平均每秒種可噴出97~6450C的水蒸汽和熱水約23,000m3。據此有人認為,在地球的全部歷史中,火山拋出來的固體物質總量為全部岩石圈的一半,火山噴出的水也可占現代全球大洋水的一半;
5.地球內部礦物脫水分解出部分水,或者釋放出的一氧化碳、二氧化碳等氣體,在高溫下與氫作用生成水。此外,碳氫化合物燃燒也可以生成水,在堅硬的火成岩中,也有一定數量的結晶水和原始水的包裹體。
外生說
1.人們在研究球粒隕石成分時,發現其中含有一定量的水,一般為0.5~5%,有的高達10%以上,而質球粒隕石含水更多。球粒隕石是太陽系中最常見的一種隕石,大約占所有隕石總數的86%。一般認為,球粒隕石是原始太陽最早期的凝結物,地球和太陽系的其他行星都是由這些球粒隕石凝聚而成的;
2.太陽風到達地球大氣圈上層,帶來大量的氫核、碳核、氧核等原子核,這些原子核與大氣圈中的電子結合成氫原子、碳原子、氧原子等。再通過不同的化學反應變成水分子,據估計,在地球大氣的高層,每年幾乎產生1.5 t這種“宇宙水”。然後,這種水以雨、的形式落到地球上。
3.科學家在"深度撞擊號"在2005年1月13日撞擊了坦普爾1號彗星的彗核後在濺起的物質中發現了冰,兩-三億年前,由於木星土星兩顆氣態巨行星在它們的兩星連珠時產生了巨大引力,奧爾特雲中的彗星被拉進了內太陽系中,地球也受到了彗星的撞擊,研究表明,大部分彗星是由宇宙塵埃、氣體、冰組成的,穀神星這一顆彗星中含有的水分比地球上所有的水還要多,彗星穿過大氣層時會融化為水,以雨、雪等形式落到地面上。

性質

三態變化

眾所周知,水有三態,分別為:固態液態氣態
但是水卻不止只有三態,還有:超臨界流體、超固體、超流體、費米子凝聚態、等離子態
玻色-愛因斯坦凝聚態等等。

物理

通常是無色無味液體
水
沸點:99.975℃(氣壓為一個標準大氣壓時,也就是101.325kPa)。
凝固點:0℃
三相點:0.01℃
最大相對密度時的溫度:3.982℃
比熱容:4.186kJ/(kg·℃) 0.1MPa 15℃蒸發潛熱:2257.2kJ/(kg) 0.1MPa 100℃
密度:水的密度在3.98℃時最大,為1×103kg/m3,水在0℃時,密度為0.99987×103 kg/m3,冰在0℃時,密度為0.9167×103 kg/m3
臨界溫度:374.2℃
水(為無色無味的透明液體)
導熱率:在20℃時,水的熱導率為0.006 J/s·cm·K,
凍的熱導率為0.023 J/s·cm·K,
的密度為0.1×103 kg/m3時,雪的熱導率為0.00029 J/s·cm·K。
浮力分類:懸浮漂浮、沉底、上浮、下沉。
不同溫度下水的各類物理參數:
t
p
c
λ
a
溫度
壓力
比熱容
導熱係數
熱擴散率
kPa
kJ/(kg·K)
W/(m·K)
10m/h
0
0.613
4.2077
0.558
4.8
10
1.227
4.1910
0.563
4.9
20
2.333
4.1826
0.593
5.1
30
4.240
4.1784
0.611
5.3
40
7.373
4.1784
0.623
5.4
50
12.332
4.1826
0.642
5.6
60
19.918
4.1826
0.657
5.7
70
31.157
4.1910
0.666
5.9
80
47.343
4.1952
0.670
6.0
90
70.101
4.2077
0.680
6.1
100
101.325
4.2161
0.683
6.1
110
143
4.2287
0.685
6.1
120
198
4.2454
0.686
6.2
130
270
4.2663
0.686
6.2
140
361
4.2915
0.685
6.2
150
476
4.3208
0.684
6.2
160
618
4.3543
0.683
6.2
170
792
4.3878
0.679
6.2
180
1003
4.4254
0.675
6.2
190
1255
4.4631
0.670
6.2
200
1555
4.5134
0.663
6.1
210
1908
4.6055
0.655
6.0
220
2320
4.6473
0.645
6.0
230
2798
4.6892
0.637
6.0
240
3348
4.7311
0.628
5.9
水密度的變化
水的密度在3.982℃時最大,為1000kg/m3,溫度高於3.982℃時(也可以忽略為4℃),水的密度隨溫度升高而減小 ,在0~3.984℃時,水熱縮冷漲,密度隨溫度的升高而增加。
溫度(攝氏度)
密度(

)
-30
983.854
-20
993.547
-10
998.117
0
999.8395
4
999.9720
10
999.7026
15
999.1026
20
998.2071
22
997.7735
25
997.0479
30
995.6502
40
992.2
60
983.2
80
971.8
100
958.4
備註:低於0攝氏度的為過冷的水,別的皆為1標準大氣壓下的數值
原因:主要由分子排列決定。也可以說由氫鍵導致。由於水分子有很強的極性,能通過氫鍵結合成締合分子。液態水,除含有簡單的水分子(H2O)外,同時還含有締合分子(H2O)2和(H2O)3等,當溫度在0℃水未結冰時,大多數水分子是以(H2O)3的締合分子存在,當溫度升高到3.98℃(101.325kPa)時水分子多以(H2O)2締合分子形式存在,分子占據空間相對減小,此時水的密度最大。如果溫度再繼續升高在3.982℃以上,一般物質熱脹冷縮的規律即占主導地位了。水溫降到0℃時,水結成冰,水結冰時幾乎全部分子締合在一起成為一個巨大的締合分子,在冰中水分子的排布是每一個氧原子有四個氫原子為近鄰兩個氫鍵這種排布導致成是種敞開結構,凍的結構中有較大的空隙,所以凍的密度反比同溫度的水小。

化學

化學式:H2O
結構式:H—O—H(兩鍵間夾角104.5°)。
相對分子質量: 18.016
化學實驗:水的電解。方程式:2H2O=通電=2H2↑+O2↑(分解反應)
分子構成:氫原子氧原子
CAS號: 7732-18-5
水具有以下化學性質:
1.穩定性:在2000℃以上才開始分解。
水的電離:純水中存在下列電離平衡:H2O==可逆==H++OH- 或 H2O+H2O=可逆=H3O++OH-
註:“H3O+”為水合氫離子,為了簡便,常常簡寫成H+,更準確的說法為H9O4+,純水中氫離子物質的量濃度為10-7mol/L。
2.水的氧化性:水跟較活潑金屬或碳反應時,表現氧化性,氫被還原成氫氣
2Na+2H2O=2NaOH+H2
Mg+2H2O=Mg(OH)2↓+H2
3Fe+4H2O(水蒸氣)=Fe3O4+4H2(加熱)
C+H2O=CO+H2(高溫)
3.水的還原性:水跟氟單質反應時,表現還原性,氧被還原成氧氣
2F2+2H2O=4HF+O2↑。
4.水的電解
水在直流電作用下,分解生成氫氣氧氣,工業上用此法制純氫和純氧 2H2O=2H2↑+O2↑。
5.水化反應
水可跟活潑金屬的鹼性氧化物、大多數酸性氧化物以及某些不飽和烴發生水化反應
Na2O+H2O=2NaOH
CaO+H2O=Ca(OH)2
SO3+H2O=H2SO4
P2O5+3H2O=2H3PO4
CH2=CH2+H2O←→C2H5OH
鹽的水解:
氮化物水解:Mg3N2+6H2O(加熱)=3Mg(OH)2↓+2NH3
NaAlO2+HCI+H2O=Al(OH)3↓+NaCI(NaCI少量)
碳化鈣水解: CaC2(電石)+2H2O(飽和氯化鈉)=Ca(OH)2+C2H2
鹵代烴水解: C2H5Br+H2O(加熱下的氫氧化鈉溶液)←→C2H5OH+HBr
醇鈉水解:
C2H5ONa+H2O→C2H5OH+NaOH
酯類水解:
CH3COOC2H5+H2O(銅或銀催化並且加熱)←→CH3COOH+C2H5OH
多糖水解:(C6H10O5)n+nH2O←→nC6H12O6
丙腈水解:CH3CH2CN+H2O→CH3CH2C(OH)NH
CH3CH2C(OH)NH+H2O→CH3CH2C(OH)2NH2
CH3CH2CONH2+H2O→CH3CH2COOH+NH3
醯胺水解:—CO—NH—+H2O→—COOH+NH2
6.水分子的直徑數量級為1010,一般認為水的直徑為2~3個此單位。
水
7.水的電離
純水有極微弱的導電能力,因為水有微弱的電離,存在著水的解離平衡。
H2O←→H++OH-
298.15K(即:25℃)時純水的離子積為10-14
8.水是兩性物質,既有氫離子(H+),也有氫氧根離子(OH-)。但純淨蒸餾水是中性的。
9.水的PH值:水在25℃下PH值為7(中性),隨著溫度的變化仍為中性。

軟硬度

日常生活中的水可分為軟水硬水,溶有較多可溶性鈣、鎂和鐵鹽的水叫做硬水。水中含有的Ca2+,Mg2+等離子的總濃度稱為硬度。水的硬度的單位為mol·m-3或mmol·dm-3。根據水的硬度可以將水分類為:
硬度/(mmol·dm-3)
>4.5
3.0~4.5
1.5~3.0
0.5~1.5
<0.5
名稱
極硬水
硬水
中硬水
軟水
極軟水
工業上也有其他定義:以1dm3水中含有的MgO與CaO總量相當於10mg的CaO定義為硬度1°,硬度在8°以上的為硬水。
含有HCO3-的水稱為暫時硬水,加熱時碳酸氫根離子分解使得鈣鎂離子沉澱而軟化。
含有Cl-,SO42-的水不能通過加熱軟化,稱為永久硬水
可以用肥皂水來區分軟硬度,煮沸可以使硬水變軟

分類概念

地下水與地表水
地下水——有機物和微生物污染較少,而離子則溶解較多,通常硬度較高,蒸餾燒水時易結水垢;有時錳氟離子超標,不能滿足生產生活用水需求。
地表水——較地下水有機物和微生物污染較多,如果該地屬石灰岩地區,其地表水往往也有較大的硬度,如四川的德陽、綿陽、廣元、阿壩等地區。
原水與淨水
原水——通常是指水處理設備的進水,如常用的城市自來水、城郊地下水、野外地表水等,常以TDS值(水中溶解性總固體含量)檢測其水質,中國城市自來水TDS值通常為100~400ppm。
淨水——原水經過水處理設施處理後即稱之為淨水。
純淨水與蒸餾水
純淨水——原水經過反滲透和殺菌裝置等成套水處理設施後,除去了原水中絕大部分無機鹽離子、微生物和有機物雜質,可以直接生飲的純水。
蒸餾水——以蒸餾方式製備的純水,通常不用於飲用。
純化水和注射用水
純化水——醫藥行業用純水,電導率要求<2μs/cm。
注射用水——純化水經多效蒸餾、超濾法再次提純去除熱原後可以配製注射劑的水。
自由水——又稱體相水,滯留水。指在生物體內或細胞內可以自由流動的水,是良好的溶劑和運輸工具。水在細胞中以自由水與束縛水結合水)兩種狀態存在,由於存在狀態不同,其特性也不同。自由水占總含水量的比例越大,使原生質的粘度越小,且呈溶膠狀態,代謝也愈旺盛。
結合水——是水在生物體和細胞內的存在狀態之一,是吸附和結合在有機固體物質上的水,主要是依靠氫鍵與蛋白質的極性基(羧基氨基)相結合形成的水膠體。

取用方法

地下取水

尋找地下水源的首選之地就是地表早已乾枯的溪流與河流的河床地區。雖然這些地方的地表早已無水,但是在它們的地表下往往能找到豐富地下水

日光蒸餾水

日光蒸餾取水法特別適用於沙漠地區,在地面挖一個長寬約90厘米、深45厘米的坑,坑底部中央放一水壺,在坑上放一塊塑膠薄膜,用石頭或沙土將薄膜的四周固定在坑沿,然後在塑膠膜的中央部分吊一石塊確保塑膠膜呈弧形,以便水滴能順利滑至中央底部並落入收集器中。
日光蒸餾法日光蒸餾法
太陽的照射使坑內潮濕土壤和空氣的溫度升高,蒸發產生水汽。水汽逐漸飽和,與塑膠膜接觸遇冷凝結成水珠,下滑至水壺中,這種方法在一天之內能收集大約半升水。

植物中取水

通過凝結植物的水汽來收集水分。在一段健壯枝葉濃密的樹木嫩枝上套一個塑膠袋,放袋子的時候要注意使袋口朝上,袋的一角向下,這樣便於接收葉面蒸騰作用產生的凝結水。因為蒸騰作用產生的水汽上升與薄膜接觸時遇冷後就會凝結成水滴。應讓凝結的水珠沿著薄膜內壁流入底部收集器中。

提純處理

(一)沉澱物過濾法
(二)硬水軟化法
(四)去離子法
(五)逆滲透法、反滲透法
(六)超過濾法
(七)蒸餾法
(九)生物化學法
(十)正向滲透法,自然淨化方法的人類新創造。

正滲透

“滲透”在海水淡化、脫鹽、水處理領域,囉嗦、複雜一下又稱正滲透、或正向滲透,以示與反滲透、反向滲透法、逆滲透的差異、區別或對應、強調,正向滲透法是與反滲透互逆的一對方法。正滲透作為一種潛在的水純化和淡化新技術,世界上正對其進行著多角度、深層次的理論研究和實踐探索。
隨著科技的飛速發展,壓力驅動反滲透膜分離技術(RO)在膜、膜組器、設備和工藝等方面都有了較大創新和改進,但人們也越來越意識到RO技術在節能、環保領域存在的局限,而且就脫鹽來講,RO技術可認為已接近發展的頂峰。因此,國外已經開展了“正向滲透膜分離技術(FO)”的相關研究,並取得了一定的成果,在海水淡化、污水處理、食品加工、醫藥等領域得到了套用,特別是“壓力延緩滲透(FRO)海水發電”,更是一項極具前景的清潔再生能源開發技術。但是國內對正向滲透膜分離技術關注得很少,相關研究和論文也不多。雖然,上個世紀90年代我國有了創造性的發明“非加壓吸附滲透法海水淡化”(CN92110710。2)。
國外1976年,有液-液體系的原始嘗試,國內1992年,發明過液-固體系的正向滲透(非加壓)吸附滲透法脫鹽(CN92110710。2)。直到約10年後,又重新跟隨國際潮流,開始標準的模仿複製的模式,2008年開始有綜述報告。
正向滲透分離技術很早就得到了套用。很久以前,人們就採用食鹽來長期貯存食物,因為在高鹽環境下多數細菌、黴菌和病原菌由於滲透作用會脫水死亡或暫時失去活性。
如今,人們已經開始利用正向滲透膜分離技術進行海水淡化工業廢水處理、垃圾滲透液處理等研究;食品工業在實驗室利用正向滲透膜分離來濃縮飲料;緊急救援時的生命支持系統利用正向滲透膜分離技術製取淡水。隨著材料科學的發展,正向滲透技術已經套用於人體的藥物控制釋放。

生物學方法

薄膜的孔用引導水分子通過活細胞的細胞膜的蛋白質來構成。

影響

對氣候

水對氣候具有調節作用。大氣中的水汽能阻擋地球輻射量的60%,保護地球不致於被冷卻。海洋和陸地水體在夏季能吸收和積累熱量,使氣溫不致過高;在冬季則能緩慢地釋放熱量,使氣溫不致過低。
海洋和地表中的水蒸發到天空中形成了雲,雲中的水分子在達到一定數量時通過降水落下來變成雨,冬天則變成雪。落於地表上的水滲入地下形成地下水;地下水又從地層里冒出來,形成泉水,經過小溪、江河匯入大海。形成一個水循環[註:植物也參與了水循環]。
雨雪等降水活動對氣候形成重要的影響。在溫帶季風性氣候中,夏季風帶來了豐富的水氣,夏秋多雨,冬春少雨,形成明顯的乾濕兩季。
此外,在自然界中,由於不同的氣候條件,水還會以冰雹、霧、露水、霜等形態出現並影響氣候和人類的活動。

對地理

在地球表面有71%被水資源覆蓋,從空中來看,地球就是個藍色的星球。水侵蝕岩石土壤,沖淤河道,搬運泥沙,營造平原,改變地表形態。
地球表層水體構成了水圈,包括濕地海洋河流湖泊沼澤冰川積雪地下水和大氣中的水。由於注入海洋的水帶有一定的鹽分,加上常年的積累和蒸發作用,海水和大洋里的水都是鹹水,不能被直接飲用。某些湖泊的水也是含鹽水,比如:死海。世界上最大的水體是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。歐亞大陸上的裏海是最大的鹹水湖。
地球上水的體積大約有 1,360,000, 000 立方公里。海洋占了1,320,000,000立方公里(97.2%);冰川和冰蓋占了25,000,000立方公里(1.8%);地下水占了13,000,000立方公里(0.9%);湖泊、內陸海,和河裡的淡水占了250,000 立方公里(0.02%);大氣中的水蒸氣在任何已知的時候都占了13,000立方公里(0.001%)。
雨水的藥用功能
雨水,又名無根水,中醫認為其性輕清,味甘淡,諸水之上也。夏日尤佳。飲之可以去病。(剛下的雨水中含有大量塵埃,特別在現代化的和工業污染嚴重的城市,成分相當複雜,甚至可能含有致病微生物。但在未受污染的地方,乾淨的雨水功能依舊)。

對工程

1.古中國人早已把水靈活運用到農業中:為保證水稻生活的環境濕潤,他們在田沿築起土埂,防止田內余水流失,大大提高了水稻產量。他們還使用桔槔,桔槔是在一根豎立的架子上加上一根細長的槓桿,當中是支點,末端懸掛一個重物,前段懸掛水桶。當人把水桶放入水中打滿水以後,由於槓桿末端的重力作用,便能輕易把水提拉至所需處。桔槔早在春秋時期就已相當普遍,而且延續了幾千年,是中國農村歷代通用的舊式提水器具。
農業灌溉農業灌溉
2.古代亞述國王在其首都四周種滿珍稀植物。為了灌溉這些植物,他修了一條長長的運河,用來從附近的水源處引水灌溉這些植物。
3.在墨西哥前首都特諾奇幕特蘭四周有許多湖,阿茲泰克人在湖中建台田。他們挖出湖裡的淤泥鋪在田上,再種上作物。阿茲泰克人在台田周圍挖了溝渠,類似於中國的水田用於灌溉。
4.以色列位於沙漠之中,沙漠占國土面積的60%,不僅耕地少,而且是一個半乾旱地區,降雨量少,季節性強,區域分布不均,淡水資源缺乏的問題極為突出,出於生存和發展的需要,一建國就制定法律,宣布水資源為公共財產,由專門機構進行管理。除興修水利外,還大力發展節水技術。農業生產中基本不用常見的漫灌、溝灌、畦灌方法。20世紀70年代末以前多採用噴灌,占灌溉面積的87%,滴灌占10%。80年代後,滴灌開始普遍採用,本世紀初已占灌溉面積的90%,主要用於蔬菜、水果、花卉、棉花等種植上。滴灌投資並不比噴灌高,不僅節水,而且對地形、土壤、環境的適應性強,不受風力和氣候影響,肥料和農藥可同時隨灌溉水施人根系,省肥省藥,還可防止產生次生鹽漬化,消除根區有害鹽分。滴灌技術的採用,使作物產量成倍增長,種植業產值的90%以上來自灌溉農業。

對人體

對於來說,水是僅次於氧氣的重要物質。在成人體內,60~70%的質量是兒童體內水的比重更大,可達近80%。如果一個人不吃飯,僅依靠自己體內貯存的營養物質或消耗自體組織,可以活上一個月。但是如果不喝,連一周時間也很難度過。體內失水10%就威脅健康,如失水20%,就有生命危險,足可見水對生命的重要意義。
水還有治療常見病的效果,比如:清晨一杯涼白開水可治療色斑;餐後半小時喝一些水,可以用來減肥;熱水的按摩作用是強效的安神劑,可以緩解失眠;大口大口地喝水可以緩解便秘;睡前一杯水對心臟有好處;噁心的時候可以用鹽水催吐。
1.溶解消化功能
水是體內一切生理過程中生物化學變化必不可少的介質。水具有很強的溶解能力和電離能力(水分子極性大),可使水溶性物質以溶解狀態和電解質離子狀態存在,甚至一些脂肪和蛋白質也能在適當條件下溶解於水中,構成乳濁液或膠體溶液。溶解或分散於水中的物質有利於體內化學反應的有效進行。
食物進入空腔和胃腸後,依靠消化器官分泌出的消化液,如唾液、胃液、胰液、腸液、膽汁等,才能進行食物消化和吸收。在這些消化液中水的含量高達90%以上。
2.參與代謝功能
在新陳代謝過程中,人體內物質交換和化學反應都是在水中進行的。水不僅是體內生化反應的介質,而且水本身也參與體內氧化、還原、合成、分解等化學反應。水是各種化學物質在體內正常代謝的保證。
如果人體長期缺水,代謝功能就會異常,會使代謝減緩從而堆積過多的能量和脂肪,使人肥胖。
3.載體運輸功能
由於水的溶解性好,流動性強,又包含於體內各個組織器官,水充當了體內各種營養物質的載體。在營養物質的運輸和吸收、氣體的運輸和交換、代謝產物的運輸與排泄中,水都是起著極其重要的作用。比如,運送氧氣、維生素葡萄糖胺基酸、激素到全身;把尿素尿酸等代謝廢物運往腎臟,隨尿液排出體外。
4.調節抑制功能
水的比熱高,對機體有調節體溫的作用。
防止中暑最好的辦法就是多喝水。這是因為認為攝入的三大產能營養素在水的參與下,利用氧氣進行氧化代謝,釋放能量,再通過水的蒸發可散發大量能量,避免體溫升高。當人體缺水時,多餘的能量就難以及時散出,從而引發中暑。
此外,水還能夠改善體液組織的循環,調節肌肉張力,並維持機體的滲透壓酸鹼平衡
5.潤滑滋潤功能
在缺水的情況下做運動是有風險的。因為組織器官缺少了水的潤滑,很容易造成磨損。因此,運動前的1個小時最好要先喝充足的水。
體內關節韌帶肌肉等處的活動,都由水作為潤滑劑。水的黏度小,可使體內摩擦部位潤滑,減少體內臟器的摩擦,防止損傷,並可使器官運動靈活。
同時水還有滋潤功能,使身體細胞經常處於濕潤狀態,保持肌膚豐滿柔軟。定時定量補水,會讓皮膚特別水潤、飽滿、有彈性。可以說,水是美膚的佳品。
6.稀釋和排毒功能
不愛喝水的人往往容易長痘痘,這是因為人體排毒必須有水的參與。沒有足夠的水,毒素就難以有效排出,淤積在體內,就容易引發痘痘。
其實,水不僅有很好的溶解能力,而且有重要的稀釋功能,腎臟排泄水的同時可將體內代謝廢物、毒物及食入的多餘藥物等一併排出,減少腸道對毒素的吸收,防止有害物質在體內慢性蓄積而引發中毒。因此,服藥時應喝足夠的水,以利於有效地消除藥品帶來的副作用。

對植物

植物的生長需要水分,水(與二氧化碳)作為原料參與了光合作用,且在植物的呼吸作用中作為產物。

污染

分類

水的污染有兩類:一類是自然污染;另一類是人為污染。當前對水體危害較大的是人為污染。水污染可根據污染雜質的不同而主要分為化學性污染、物理性污染和生物性污染三大類:
一、化學性污染
污染雜質為化學物品而造成的水體污染。化學性污染根據具體污染雜質可分為6類:
(1)無機污染物質:污染水體的無機污染物質有酸、鹼和一些無機鹽類。酸鹼污染使水體的pH值發生變化,妨礙水體自淨作用,還會腐蝕船舶和水下建築物,影響漁業。
(2)無機有毒物質:污染水體的無機有毒物質主要是重金屬等有潛在長期影響的物質,主要有汞、鎘、鉛、砷等元素。
(3)有機有毒物質:污染水體的有機有毒物質主要是各種有機農藥、多環芳烴、芳香烴等。它們大多是人工合成的物質,化學性質很穩定,很難被生物所分解。
(4)需氧污染物質:生活污水和某些工業廢水中所含的碳水化合物、蛋白質、脂肪和酚、醇等有機物質可在微生物的作用下進行分解。在分解過程中需要大量氧氣,故稱之為需氧污染物質。
(5)植物營養物質:主要是生活與工業污水中的含氮、磷等植物營養物質,以及農田排水中殘餘的氮和磷。
(6)油類污染物質:主要指石油對水體的污染,尤其海洋採油和油輪事故污染最甚。
二、物理性污染
物理性污染包括:
(1)懸浮物質污染:懸浮物質是指水中含有的不溶性物質,包括固體物質和泡沫塑膠等。它們是由生活污水、垃圾和採礦、採石、建築、食品加工、造紙等產生的廢物泄入水中或農田的水土流失所引起的。懸浮物質影響水體外觀,妨礙水中植物的光合作用,減少氧氣的溶入,對水生生物不利。
(2)熱污染:來自各種工業過程的冷卻水,若不採取措施,直接排入水體,可能引起水溫升高、溶解氧含量降低、水中存在的某些有毒物質的毒性增加等現象,從而危及魚類和水生生物的生長。
(3)放射性污染:由於原子能工業的發展,放射性礦藏的開採,核試驗核電站的建立以及同位素在醫學、工業、研究等領域的套用,使放射性廢水、廢物顯著增加,造成一定的放射性污染。
三、生物性污染
生活污水,特別是醫院污水和某些工業廢水污染水體後,往往可以帶入一些病原微生物。例如某些原來存在於人畜腸道中的病原細菌,如傷寒、副傷寒、霍亂細菌等都可以通過人畜糞便的污染而進入水體,隨水流動而傳播。一些病毒,如肝炎病毒、腺病毒等也常在污染水中發現。某些寄生蟲病,如阿米巴痢疾、血吸蟲病、鉤端螺旋體病等也可通過水進行傳播。由此看見保護我們的地球環境,防止工業污染和病原微生物對水體的污染也是保護環境,更是保障人體健康的一大課題。

處理方法

1. 廢水流過沉澱槽,固狀物會沉澱下來。
2. 在滴流過濾中,廢水流過沙礫得以過濾,沙礫表面也可鋪細菌,以分解污水中的廢物。
3. 還可在水中加入漂白粉,氯氣等殺死微生物。
4. 水被排入露天池塘,可以天然淨化。
5. 廢水經過“旋水分離器”,能過濾。
石英砂過濾是去除水中懸浮物最有效手段之一,是污水深度處理、污水回用和給水處理中重要的單元。其作用是將水中已經絮凝的污染物進一步去除,它通過濾料的截留、沉降和吸附作用,達到淨水的目的。
二.適用範圍
1.用於要求出水濁度≤5mg/L能符合飲用水質標準的工業用水、生活用水及市政給水系統;
2.工業污水中的懸浮物、固體物的去除;
3.可用作離子交換法軟化、除鹽系統中的預處理設備,對水質要求不高的工業給水的粗過濾設備;
以及用在游泳池循環處理系統、冷卻循環水淨化系統等。

古代世界觀中

在文明的早期,人們開始探討世界各種事物的組成或者分類,水在其中扮演了重要角色。在人類的童年時期,由於科學水平低,對於水的認識不足,不能從科學角度解釋水的性質,對於水能滅火,能養育人類,但也可以淹溺,兼有養育與毀滅能力產生了又愛又怕的感情,產生了水崇拜,此種崇拜帶有迷信性質。

相關聯繫

  • 和水系之間的關係
一些地區,每年汛期,定期來訊,水量極大,這是水系表現,對於各個區域出現這樣的情況,應積極利用,挖庫擴容清淤,汛期蓄水,儲存淡水,涵養水源,表面看起來,總是山洪暴發、和汛期抗洪,沒有了解水系來水規律,來水就抗,水也沒存貯,結果是旱時無水,澇時不存。
易發山洪區域,應該積極開發水利存儲和庫容設施,自然改善生態,堅持實施,就會改善局部氣候環境,生態會持續向好,節省候補的經濟建設投入,形成良性循環生態動態平衡。
地球上水的總儲量為13.6億立方公里,我們通常說的水資源主要是陸地上的淡水資源,淡水只占9%;其中有97%的淡水儲存在南、北極的冰川中。而對人類生活最密切的湖泊,河流和淺層地下的淡水僅占淡水總儲量的0.2%。
詳細見水系詞條。
由於水分子間有氫鍵締合這樣的特殊結構所決定的。根據近代X射線的研究,證明了冰具有四面體的晶體結構。這個四面體是通過氫鍵形成的,是一個敞開式的鬆弛結構,因為五個水分子不能把全部四面體的體積占完,在冰中氫鍵把這些四面體聯繫起來,成為一個整體。這種通過氫鍵形成的定向有序排列,空間利用率較小,約占34%、因此凍的密度較小,約為攝氏4度 時液態水的9/10。
水溶解時拆散了大量的氫鍵,使整體化為四面體集團和零星的較小的“水分子集團”(即由氫鍵締合形成的一些締合分子),故液態水已經不象冰那樣完全是有序排列了,而是有一定程度的無序排列,即水分子間的距離不象冰中那樣固定,H2O分子可以由一個四面體的微晶進入另一微晶中去。這樣分子間的空隙減少,密度相對冰就會增大。
詳見詞條。
  • 超臨界水
當氣壓和溫度達到一定值(約22MPa,374攝氏度)時,水達到超臨界狀態。體系溫度和壓力超過臨界點的水,稱為超臨界水。臨界點時水與水蒸氣不可區分,成為一種新的呈現高壓高溫狀態的流體。這種超臨界流體有很多性質,比如具有極強的氧化能力,將需要處理的物質放入超臨界水中,再向其中溶解氧氣(可以大量溶解),其氧化性強於高錳酸鉀。二是許多物質都可以在其中燃燒,冒出火焰。三是可以溶解很多物質(比如油),且在溶解時體積會大大縮小,這是因為超臨界水在這時會緊緊裹住油。四是它能夠緩慢地溶解腐蝕幾乎所有金屬,甚至包括黃金(與王水相仿)。五是它的超級催化作用,在超臨界水中,化學反應變得很快。
詳見超臨界水詞條。
  • 重水與輕水
重水(heavy water、deuteroxide )(氧化氘)是由氘和氧組成的化合物分子式D2O,分子量20.0275,比普通水(H2O)的分子量18.0153高出約11%,因此叫做重水。在天然水中,重水的含量約占0.015%。由於氘與氫的性質差別極小,因此重水和普通水也很相似。重水的離子積常數為1.6*10-15。
為了與重水區別,將普通水稱為輕水。動力堆中的慢化劑,大多是輕水、重水和石墨;它們的冷卻劑,則多是輕水、重水和氦等氣體。唯有輕水是目前各種反應堆中用得最廣的慢化劑和冷卻劑。
詳細見重水輕水詞條

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