水百科

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什么是水?

2012-02-22 11:22:36 本文行家:carydcx

水是最常见的物质。包括人类在内所有生命形态都离不开它。

 水是最常见的物质。包括人类在内所有生命形态都离不开它。

水

  夏季,人们会更多的目光投向水——夏天疯狂的出汗和喝水,不期而遇的午后暴雨,时不时令人抓狂的停水,还有泛滥的洪灾的消息……这一切都提醒我们:这其实是一个水的世界。

  水是最常见的物质。包括人类在内所有生命形态都离不开它。

  今年天文学上振奋人心的消息是瑞士的一个研究小组宣布发现了第一颗太阳系外可供生命存在的行星,推测的主要依据便是液态水的存在。地球上,从低级细菌到高等人类都要依赖两种基本化学物质,一种是炭,另外一种就是水。

  水的精神和哲学

  人类很早就开始对水有了超乎于感性之上的认识。东西方古代朴素的物质观都把水视为组成世界的基本元素。

  《国语·郑语》说“以土与金、木、水、火杂,以成万物”,《尚书·洪范》则说“五行:一曰水,二曰火,三曰木,四曰金,五曰土。水曰润下,火曰炎上,木曰曲直,金曰从革,土爰稼穑。润下作咸,炎上作苦,曲直作酸,从革作辛,稼穑作甘。”中国的古人是把水奉为天地万物的五大元素之一的。此外,《易经》八卦中的“坎”卦代表的就是水。

  老子把水视为最高层次品德的象征,《道德经》有云:“水善,利万物而不争,处众人之所恶,故几于道。”在老子眼中,水已经和最伟大的道类似了。

  朱熹主张理依气而生物,并从气展开了一分为二、动静不息的生物运动,这便是一气分做二气,动的是阳,静的是阴,又分做五气,散为万物。水为五气之一。

  古代西方的四元素说中有水,而《圣经·旧约》中则记载,上帝第一次毁灭人类的便是洪水,基督教徒一生所必须经历的仪轨都离不开水——出生、入教、婚礼、葬礼都需要水的参与。

  佛教理论则认为,“四大”和合构成了我们生活的大三千世界,其中一大便是“水”。《阿含经》卷三载:“地水火风四大种,是为能造,而色声等,是为所造。”《大佛顶首楞严经》中说,“如来常说和合因缘。一切世间种种变化。皆因四大和合发明。”佛教中说到水的经典不胜枚举。

  水是物质的,也是精神和哲学的。

  水的物理和化学

  水(H2O)是由氢、氧两种元素组成的无机物,在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界,绝对纯水是绝对不存在的,相对纯水是极其罕见的,因为水不可能绝对没有杂质。自然界的水通常是钾、钠、钙、镁、盐等物质的溶液,习惯上我们把这种水溶液称为水。人类几百万年的进化旅途上,就是喝这种溶液长大的。因此我们的身体也习惯了有“杂质”的水。

  水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰;气态叫水蒸汽。水汽温度高于374.2℃时,气态水便不能通过加压转化为液态水。

  水的密度在3.98℃时最大,为1×103kg/m3,温度高于3.98℃时,水的密度随温度升高而减小 ,在0~3.98℃时,水不服从热胀冷缩的规律,密度随温度的升高而增加。水在0℃时,密度为0.99987×103 kg/m3,冰在0℃时,密度为0.9167×103 kg/m3。因此冰可以浮在水面上。

  水本身也是良好的溶剂,大部分无机化合物皆可溶于水。杂质越少的水溶解能力越强。这就是为什么科学家说少喝纯水的道理。太纯净的水,会把你体内的营养都溶解掉,通过尿液和汗液带出体外。在-213.16℃时,水分子会表现出现厌水性。

  水的来源

  地球是太阳系九大行星之中唯一被液态水所覆盖的星球。地球上水的起源在学术上存在很大的分歧,目前有几十种不同的水形成学说。有观点认为在地球形成初期,原始大气中的氢、氧化合成水,水蒸气逐步凝结下来并形成海洋;也有观点认为,形成地球的星云物质中原先就存在水的成分。另外的观点认为,原始地壳中硅酸盐等物质受火山影响而发生反映、析出水分。也有观点认为,被地球吸引的彗星和陨石是地球上水的主要来源,甚至现在地球上的水还在不停增加。

  水与气候

  水对气候具有调节作用。大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%,保护地球不致冷却。海洋和陆地水体在夏季能吸收和积累热量,使气温不致过高;在冬季则能缓慢地释放热量,使气温不致过低。

  海洋和地表中的水蒸发到天空中形成了云,云中的水通过降水落下来变成雨,冬天则变成雪。落于地表上的水渗入地下形成地下水;地下水又从地层里冒出来,形成泉水,经过小溪、江河汇入大海。形成一个水循环。

  雨雪等降水活动对气候形成重要的影响。在温带季风性气候中,季风带来了丰富的水气,形成明显的干湿两季。

  此外,在自然界中,由于不同的气候条件,水还会以冰雹、雾、露水、霜等形态出现并影响气候和人类的活动。

  水与地理

  地球表面有71%被水覆盖,从空中来看,地球是个蓝色的星球。水侵蚀岩石土壤,冲淤河道,搬运泥沙,营造平原,改变地表形态。

  地球表层水体构成了水圈,包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气中的水。由于注入海洋的水带有一定的盐分,加上常年的积累和蒸发作用,海和大洋里的水都是咸水,不能被直接饮用。某些湖泊的水也是含盐水。

  世界上最大的水体是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。欧亚大陆上的里海是最大的咸水湖。

  地球上水的体积大约有 1 360 000 000 立方公里。其中:

  海洋占了的1 320 000 000立方公里(或97.2%)。

  冰川和冰盖占了25 000 000立方公里(或1.8%)。

  地下水占了13 000 000立方公里(或者0.9%)。

  湖泊,内陆海,和河里的淡水占了250 000 立方公里(或0.02%)。

  大气中的水蒸气在任何已知的时候都占了13 000立方公里(或0.001%)。

  水与生命

  地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生物体的重要组成部分。人体中水占70%;而水母中98%都是水。水中生活着大量的水生植被等水生生物。

  水有利于体内化学反应的进行,在生物体内还起到运输物质的作用。 水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。

  水的种类

  以不同的学科视角考量,看起来一模一样的水会分出很多种类:

  根据水质,可以分为:

  软水:硬度低于8度的水为软水。

  硬水:硬度高于8度的水为硬水。硬水会影响洗涤剂的效果,硬水加热会有较多的水垢。

  水的硬度是指溶解在水中的盐类物质的含量,即钙盐与镁盐含量的多少。含量多的硬度大,反之则小。一般饮用水的适宜硬度以10度——20度为宜。美国的Comstock教授在1979年发表了一篇著名的水硬度与生命健康的论文——Water Hardness and Cardiovascular Diseases,里面说道,水中含有一定量的钙、镁可以降低心血管疾病,而喝软水的人群心血管死亡率高出硬水10—15%。

  根据氯化钠的含量,可以分为:

  淡水;

  咸水。

  根据酸碱度(pH),可以分为:

  酸性水:pH<7,溶液为酸性;

  中性水:pH=7,溶液为中性;

  碱性水:pH>7,溶液为碱性。

  健康人体需要弱碱性水,pH值在7-8之间为宜。我国生活饮用水的酸碱度标准为6.5-8.5,只允许0.5个单位的微酸性范围。

  根据加工程度和最终用途,可分为:

  生物水:在各种生命体系中存在的不同状态的水。

  天然水,天然矿泉水:以天然水源为原料,只经过必要加工,依旧保留了天然性质的饮用水。

  人工水:纯净水,蒸馏水,人工矿物质水,这些饮用水的生产过程中人工参与的程度很高,自然状态改变很大。

  超纯水:纯度极高的水,多用于集成电路工业

  根据水膜的结构,可分为:

  小分子团水;

  大分子团水。

  在范德华力的作用下,水分子具有相互吸引成团状结构的趋势。这种团有大有小,于是就有了大、小分子团水的分别。小分子团可以自由进出细胞的膜孔,利于水分和营养的输送。天然水、矿泉水一般属于小分子团水,矿物质水、纯净水、自来水等为大分子团水。

  淡水短缺问题与对策

  地球上水总储量约为1.36x1018m3,但除去海洋等咸水资源外,只有2.5%为淡水。淡水又主要以冰川和深层地下水的形势存在,河流和湖泊中的淡水仅占世界总淡水的0.3%。

  世界气象组织于1996年初指出:缺水是全世界城市面临的首要问题,估计到2050年,全球有46%的城市人口缺水。对于水资源稀少的地区来说,水已经超出生活资源的范围,而成为战略资源,由于水资源的稀有性,水战争爆发的可能性越来越高。

  为让全世界都关心淡水资源短缺的问题,第47届联合国大会确定每年3月22日为世界水日。

  水:最重要的营养素

  人类生命赖以生存七大营养素之一:碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质、糖类,水。他不但提供了营养的补充还承担了更重要的运输作用,使一切生命作用成为可能,也可以说是七大营养素中最重要的营养素之一。

  人体约70%是水,我们完全可以通过饮水来改变我们的体质。喝健康水,身体健康;喝不健康水,身体得病。

  世界卫生组织的调查显示:全世界80%的疾病由饮水污染造成;全世界50%的儿童死亡由饮水污染造成;全世界12亿人口因饮水被污染而患上多种疾病;全世界每年有2500万儿童死于水污染的引发的疾病!

  人体健康的15%来自于遗传,85%来自于环境因素。而饮食是环境中最重要的因素,也是每日都离不开的物质因素,饮食中又以饮水为先。

  人的衰老其实是水分丧失的过程。胎儿时期,水占人体的90%;幼儿,80%;成人70%;老年,60%。

  水的利用

  水是人类生活的重要资源,特别是农业需要大量水进行灌溉,人类文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水边建立,以解决灌溉、饮用和排污问题。在人类日常生活中,水在饮用、清洁、洗涤等方面的作用不可或缺。

  随着科学技术的发展,人们兴修水利,与水涝害和洪水等自然灾害作斗争。因此形成了一些专门与水有关的研究领域,如水力学,水文科学,水处理等,甚而产生了以水为生的产业水产业。

  工业生产和化工生产大量使用这种廉价的原料。但未经处理的废水的任意排放就会造成水污染。为了解决这一问题,污水的处理就变得十分必要。

  从使用水开始,就以科学的保护性运用的理念,是值得借鉴的模式。

  生活饮用水卫生标准

  2007年7月1日,国家最新的生活饮用水卫生标准公布。其中有100多个指标,绝大部分都是我们不知道的专业术语。

  不过其中能作为我们饮水参考的有这么几点。

  1、pH值。国家标准为6.5-8.5。世界卫生组织最新版本的Guidelines for Drinking Water Quality第十章里说道,pH值是饮用水最重要的指标之一,却不为大众所注意。世界卫生组织规定的饮用水pH标准比我国的要宽松,上限9.5,但下限一样,也是6.5。6.5是饮用水酸碱度的健康警戒线,低于6.5,对健康有不利影响。

  2、矿物质含量。我国居民的常量元素和微量元素摄入量并不如估计的那么理想,2002年公布的《中国居民营养与健康状况调查报告》显示,镁、钙、钾等必须的营养素存在比较严重的不足现象。丰富的饮食并不能带来均衡的营养。饮用水中可以含有这些矿物元素,在人体从食物中得不到补充的情况下,从水里的最高摄取量可达50%。因此不要忽视饮用水中的天然矿物质。

  健康水的七个标准

  1、不含对人体有毒、有害及有异味的物质;

  2、水硬度(以CaCO3计)适中(50-200mg/l);

  3、人体所需矿物质含量适中(其中钙含量≥8mg/l);

  4、pH值呈中性及微碱性;

  5、水中溶解氧及二氧化碳含量适中(水中溶解氧≥6mg/l,二氧化碳在10-30mg/l)

  6、水分子团小(水的活性指标之一);

  7、水的生理功能(渗透力、溶解力、代谢力等)强。

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