水是一个多义词,请在右侧义项中选择浏览 电影-2005版 由氢、氧两种元素组成的无机物质
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(由氢、氧两种元素组成的无机物质)

水(化学式:H₂O)是由氢、氧两种元素组成的无机物,无毒。在常温常压下为无色无味的透明液体,被称为人类生命的源泉。水,包括天然水(河流、湖泊、大气水、海水、地下水等){含杂质},蒸馏水是纯净水,人工制水(通过化学反应使氢氧原子结合得到的水)。水是地球上最常见的物质之一,是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源,也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要作用。它是一种狭义不可再生,广义可再生资源。纯水可以导电,但十分微弱(导电性在日常生活中可以忽略),属于极弱的电解质。日常生活中的水由于溶解了其他电解质而有较多的正负离子,导电性增强。

中文名
英文名
Water, Oxidane, Hydroxic acid, Hydroxylic acid
别    称
氧烷、氧化氢(系统命名法)、氢氧酸、氢氧化氢
化学式
H₂O
分子量
18.01524
CAS登录号
7732-18-5
EINECS登录号
231-791-2
熔    点
0℃(P0=101.375KPa)
沸    点
99.975℃(P0=101.375KPa)(民间习惯称100℃)
水溶性
水对各种物质都具有亲和性
密    度
1g/cm³,10^3kg/m³(t=4℃)
外    观
常温下无色透明液体
闪    点
无闪点
应    用
溶剂、维持生命、电子工业等
安全性描述
安全
危险性符号
无危险性
危险性描述
无危险性
危险品运输编号
Not Applicable
比热容
4.186kJ/(kg·℃)/4.2 kJ/(kg·℃)
三相点
0.01℃
化学性质
两性

1命名

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正式命名

根据IUPAC规定,分子的正式名称只有两种:水(Water)与氧烷(Oxidane)。

水
民间命名

根据其化学式,人们又给水以下别称:氧化氢、一氧化二氢;

类比VIA族与VIIA族其它化合物命名规律:氢氧酸、酸式氧;

类比金属氢氧化物(碱)命名规律:氢氧化氢、苛性氢、羟基氢、碱式氢。

上述名称虽各不相同,但描述的都是同一种物质——水。国外曾经有过一篇将水称为"一氧化二氢"的恶搞文章,引起哗然,就是人们对水的这些“另类命名”不了解造成的。

虽然可以根据水的化学式得到以上读法,但是只有IUPAC规定的“水”与“氧烷”是正式名称,其它名称都不能在正式科学场合使用。在“水”的前面加上定语,可以用来区分特殊种类的水,比如蒸馏水、去离子水或重水。

盘点

正式命名:水、氧烷

民间命名:聚氢氧酸酐,苛性氢,脱氰零醛肟,一氧化二氢,氢化脱磺硫酸,羟基氢,脱碳甲醛,脱碳葡萄糖,脱羰甲酸,氧代硫化氢,氢氧化氢,碱式氢, 二氢醚,零醇,氢酚,氢羟酸,二零醚,正氧烷,氧乙烯,氢化超氧酰,二聚氢氧酸酐,氧化脱酯甲酸,氢化脱苄苯甲醇, 羟基脱羧甲酸,氢化脱硝硝酸,氢化脱氰氰酸

2来源

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概述

地球是太阳系八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界上存在很大的分歧,目前有几十种不同的水形成学说。有些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应、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,甚至地球上的水还在不停增加。

当我们打开世界地图时,或者当我们面对地球仪时,呈现在我们面前的大部分面积都是鲜艳的蓝色。从太空中看地球,我们居住的地球是很圆的,因为地球的赤道半径仅比两极半径长0.33%。地球是极为秀丽的蔚蓝色球体。水是地球表面数量最多的天然物质,它覆盖了地球71%以上的表面。地球是一个名副其实的大水球。

观点

1.地球从原始星云凝聚成行星后,由于内部温度变化和重力作用,物质发生分异和对流,于是地球逐渐分化出圈层,在分化过程中,氢、氧气体上浮到地表,再通过各种物理及化学作用生成水;

2. 水是在玄武岩先熔化后冷却形成原始地壳的时候产生的。最初地球是一个冰冷的球体。此后,由于存在地球内部的铀、钍等放射性元素开始衰变,释放出热能。因此地球内部的物质也开始熔化,高熔点的物质下沉,易熔化的物质上升,从中分离出易挥发的物质:氮、氧、碳水化合物、硫和大量水蒸气,试验证明当1 m花岗岩熔化时,可以释放出26 L的水和许多完全可挥发的化合物;

3.地下深处的岩浆中含有丰富的水,实验证明,压力为15 kPa,温度为1,0000℃的岩浆,可以溶解30%的水。火山口处的岩浆平均含水6%,有的可达12%,而且越往地球深处含水量越高。据此,有人根据地球深处岩浆的数量推测在地球存在的45亿年内,深部岩浆释放的水量可达现代全球大洋水的一半;

4. 火山喷发释放出大量的水。从现代火山活动情况看,几乎每次火山喷发都有约75%以上的水汽会喷出。1906年维苏威火山喷发的纯水蒸气柱高达13,000米,一直喷发了20个h。阿拉斯加卡特迈火山区的万烟谷,有成千上万个天然水蒸气喷出孔,平均每秒种可喷出97~6450C的水蒸汽和热水约23,000m。据此有人认为,在地球的全部历史中,火山抛出来的固体物质总量为全部岩石圈的一半,火山喷出的水也可占现代全球大洋水的一半;

5.地球内部矿物脱水分解出部分水,或者释放出的一氧化碳、二氧化碳等气体,在高温下与氢作用生成水。此外,碳氢化合物燃烧也可以生成水,在坚硬的火成岩中,也有一定数量的结晶水和原始水的包裹体。

3.科学家在"深度撞击号"在2005年1月13日撞击了坦普尔1号彗星的彗核后在溅起的物质中发现了冰,两-三亿年前,由于木星与土星两颗气态巨行星在它们的两星连珠时产生了巨大引力,奥尔特云中的彗星被拉进了内太阳系中,地球也受到了彗星的撞击,研究表明,大部分彗星是由宇宙尘埃、气体、冰组成的,谷神星这一颗彗星中含有的水分比地球上所有的水还要多,彗星穿过大气层时会融化为水,以雨、雪等形式落到地面上。

3性质

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三态变化

众所周知,水有三态,分别为:固态、液态、气态。

但是水却不止只有三态,还有:超临界流体、超固体、超流体、费米子凝聚态、等离子态、

玻色-爱因斯坦凝聚态等等。

物理

通常是无色、无味的液体。

水

沸点:99.975℃(气压为一个标准大气压时,也就是101.375kPa)。

凝固点:0℃

三相点:0.01℃

最大相对密度时的温度:3.982℃

比热容:4.186kJ/(kg·℃) 0.1MPa 15℃蒸发潜热:2257.2kJ/(kg) 0.1MPa 100℃

密度:水的密度在3.98℃时最大,为1×10kg/m,水在0℃时,密度为0.99987×10kg/m,冰在0℃时,密度为0.9167×10kg/m。

临界温度:374.2℃

导热率:在20℃时,水的热导率为0.006 J/s·cm·K,

在雪的密度为0.1×10kg/m时,雪的热导率为0.00029 J/s·cm·K。

浮力分类:悬浮、漂浮、沉底、上浮、下沉。

不同温度下水的各类物理参数:

t
p
c
λ
a
温度
压力
比热容
导热系数
热扩散率
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

密度变化

水的密度在3.982℃时最大,为1000kg/m3,温度高于3.982℃时(也可以忽略为4℃),水的密度随温度升高而减小 ,在0~3.984℃时,水热缩冷涨,密度随温度的升高而增加。

温度(摄氏度)
密度
-30
983.854
-20993.547
-10998.117
0999.8395
4999.9720
10999.7026
15999.1026
20998.2071
22
997.7735
25997.0479
30995.6502
40992.2
60983.2
80971.8
100958.4
备注:低于0摄氏度的为过冷的水,别的皆为1标准大气压下的数值
水

原因:主要由分子排列决定。也可以说由氢键导致。由于水分子有很强的极性,能通过氢键结合成缔合分子。液态水,除含有简单的水分子(H₂O)外,同时还含有缔合分子(H₂O)2和(H₂O)3等,当温度在0℃水未结冰时,大多数水分子是以(H₂O)3的缔合分子存在,当温度升高到3.98℃(101.375kPa)时水分子多以(H₂O)2缔合分子形式存在,分子占据空间相对减小,此时水的密度最大。如果温度再继续升高在3.982℃以上,一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。水温降到0℃时,水结成冰,水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子,在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻两个氢键这种排布导致成是种敞开结构,冰的结构中有较大的空隙,所以冰的密度反比同温度的水小。

化学

化学式:H₂O

结构式:H—O—H(两氢氧键间夹角104.5°)。

水之韵律水之韵律

相对分子质量: 18.016

化学实验:水的电解。方程式:2H₂O=通电=2H₂↑+O₂↑(分解反应)

分子构成:氢原子、氧原子。

CAS号: 7732-18-5

水具有以下化学性质:

1.稳定性:在2000℃以上才开始分解。

水的电离:纯水中存在下列电离平衡:H₂O==可逆==H⁺+OH⁻ 或 H₂O+H₂O=可逆=H₃O⁺+OH⁻。

注:“H₃O⁺”为水合氢离子,为了简便,常常简写成H⁺,更准确的说法为H9O4⁺,纯水中氢离子物质的量浓度为10⁻⁷mol/L。

2.水的氧化性:水跟较活泼金属或碳反应时,表现氧化性,氢被还原成氢气。

2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑

Mg+2H₂O=Mg(OH)₂↓+H₂↑

3Fe+4H₂O(水蒸气)=Fe₃O₄+4H₂(加热)

C+H₂O=CO+H₂(高温)

3.水的还原性:水跟氟单质反应时,表现还原性,氧被还原成氧气

2F₂+2H₂O=4HF+O₂↑。

4.水的电解:

水在直流电作用下,分解生成氢气和氧气,工业上用此法制纯氢和纯氧 2H₂O=2H₂↑+O₂↑。

5.水化反应:

水可跟活泼金属的碱性氧化物、大多数酸性氧化物以及某些不饱和烃发生水化反应。

Na₂O+H₂O=2NaOH

CaO+H₂O=Ca(OH)₂

SO₃+H₂O=H₂SO₄

P₂O₅+3H₂O=2H₃PO₄

CH₂=CH₂+H₂O←→C₂H₅OH

6.水解反应

盐的水解:

氮化物水解:Mg₃N₂+6H₂O(加热)=3Mg(OH)₂↓+2NH₃↑

NaAlO₂+HCI+H₂O=Al(OH)₃↓+NaCI(NaCI少量)

碳化钙水解: CaC₂(电石)+2H₂O(饱和氯化钠)=Ca(OH)₂+C₂H₂↑

卤代烃水解: C₂H₅Br+H₂O(加热下的氢氧化钠溶液)←→C₂H₅OH+HBr

醇钠水解:

C₂H₅ONa+H₂O→C₂H₅OH+NaOH

酯类水解:

CH₃COOC₂H₅+H₂O(铜或银催化并且加热)←→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

酰胺水解:—CO—NH—+H₂O→—COOH+NH₂—

6.水分子的直径数量级为10的-10次方,一般认为水的直径为2~3个此单位。

7.水的电离:

纯水有极微弱的导电能力,因为水有微弱的电离,存在着水的解离平衡。

H₂O←→H⁺+OH⁻

298.15K(即:25摄氏度)时纯水的离子积为10-14。

8.水是两性物质,既有氢离子(H⁺),也有氢氧根离子(OH⁻)。但纯净蒸馏水是中性的。

9.水的PH值:水在25℃下PH值为7(中性),随着温度的变化仍为中性。

4软硬度

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日常生活中的水可分为软水和硬水,溶有较多可溶性钙、镁和铁盐的水叫做硬水。水中含有的Ca,Mg等离子的总浓度称为硬度。水的硬度的单位为mol·m或mmol·dm。根据水的硬度可以将水分类为:

硬度/(mmol·dm-3)
>4.5
3.0~4.5
1.5~3.0
0.5~1.5
<0.5
名称
极硬水
硬水
中硬水
软水
极软水

工业上也有其他定义:以1dm水中含有的MgO与CaO总量相当于10mg的CaO定义为硬度1°,硬度在8°以上的为硬水。

含有HCO3的水称为暂时硬水,加热时碳酸氢根离子分解使得钙镁离子沉淀而软化。

含有Cl,SO4的水不能通过加热软化,称为永久硬水。

可以用肥皂水来区分软硬度,煮沸可以使硬水变软

5分类概念

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地下水与地表水

地下水——有机物和微生物污染较少,而离子则溶解较多,通常硬度较高,蒸馏烧水时易结水垢;有时锰氟离子超标,不能满足生产生活用水需求。

地表水——较地下水有机物和微生物污染较多,如果该地属石灰岩地区,其地表水往往也有较大的硬度,如四川的德阳、绵阳、广元、阿坝等地区。

原水与净水

原水——通常是指水处理设备的进水,如常用的城市自来水、城郊地下水、野外地表水等,常以TDS值(水中溶解性总固体含量)检测其水质,中国城市自来水TDS值通常为100~400ppm。

净水——原水经过水处理设施处理后即称之为净水。

纯净水与蒸馏水

纯净水——原水经过反渗透和杀菌装置等成套水处理设施后,除去了原水中绝大部分无机盐离子、微生物和有机物杂质,可以直接生饮的纯水。

蒸馏水——以蒸馏方式制备的纯水,通常不用于饮用。

纯化水和注射用水

纯化水——医药行业用纯水,电导率要求<2μs/cm。

注射用水——纯化水经多效蒸馏、超滤法再次提纯去除热原后可以配制注射剂的水。

自由水和结合水

自由水——又称体相水,滞留水。指在生物体内或细胞内可以自由流动的水,是良好的溶剂和运输工具。水在细胞中以自由水与束缚水(结合水)两种状态存在,由于存在状态不同,其特性也不同。自由水占总含水量的比例越大,使原生质的粘度越小,且呈溶胶状态,代谢也愈旺盛。

结合水——是水在生物体和细胞内的存在状态之一,是吸附和结合在有机固体物质上的水,主要是依靠氢键与蛋白质的极性基(羧基和氨基)相结合形成的水胶体。

6取用方法

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地下取水

寻找地下水源的首选之地就是地表早已干枯的溪流与河流的河床地区。虽然这些地方的地表早已无水,但是在它们的地表下往往能找到丰富的地下水。

日光蒸馏水

日光蒸馏取水法特别适用于沙漠地区,在地面挖一个长宽约90厘米、深45厘米的坑,坑底部中央放一水壶,在坑上放一块塑料薄膜,用石头或沙土将薄膜的四周固定在坑沿,然后在塑料膜的中央部分吊一石块确保塑料膜呈弧形,以便水滴能顺利滑至中央底部并落入收集器中。

日光蒸馏法日光蒸馏法

太阳的照射使坑内潮湿土壤和空气的温度升高,蒸发产生水汽。水汽逐渐饱和,与塑料膜接触遇冷凝结成水珠,下滑至水壶中,这种方法在一天之内能收集大约半升水。

植物中取水

通过凝结植物的水汽来收集水分。在一段健壮枝叶浓密的树木嫩枝上套一个塑料袋,放袋子的时候要注意使袋口朝上,袋的一角向下,这样便于接收叶面蒸腾作用产生的凝结水。因为蒸腾作用产生的水汽上升与薄膜接触时遇冷后就会凝结成水滴。应让凝结的水珠沿着薄膜内壁流入底部收集器中。

7提纯处理

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(一)沉淀物过滤法

(二)硬水软化法

(三)活性炭吸附法

(四)去离子法

(五)逆渗透法、反渗透法

(六)超过滤法

(七)蒸馏法

(八)紫外线消毒法

(九)生物化学法

(十)正向渗透法,自然净化方法的人类新创造。

正渗透

“渗透”在海水淡化、脱盐、水处理领域,啰嗦、复杂一下又称正渗透、或正向渗透,以示与反渗透、反向渗透法、逆渗透的差异、区别或对应、强调,正向渗透法是与反渗透互逆的一对方法。正渗透作为一种潜在的水纯化和淡化新技术,世界上正对其进行着多角度、深层次的理论研究和实践探索。

随着科技的飞速发展,压力驱动反渗透膜分离技术(RO)在膜、膜组器、设备和工艺等方面都有了较大创新和改进,但人们也越来越意识到RO技术在节能、环保领域存在的局限,而且就脱盐来讲,RO技术可认为已接近发展的顶峰。因此,国外已经开展了“正向渗透膜分离技术(FO)”的相关研究,并取得了一定的成果,在海水淡化、污水处理、食品加工、医药等领域得到了应用,特别是“压力延缓渗透(FRO)海水发电”,更是一项极具前景的清洁再生能源开发技术。但是国内对正向渗透膜分离技术关注得很少,相关研究和论文也不多。虽然,上个世纪90年代我国有了创造性的发明“非加压吸附渗透法海水淡化”(CN92110710。2)。

国外1976年,有液-液体系的原始尝试,国内1992年,发明过液-固体系的正向渗透(非加压)吸附渗透法脱盐(CN92110710。2)。直到约10年后,又重新跟随国际潮流,开始标准的模仿复制的模式,2008年开始有综述报告。

正向渗透分离技术很早就得到了应用。很久以前,人们就采用食盐来长期贮存食物,因为在高盐环境下多数细菌、霉菌和病原菌由于渗透作用会脱水死亡或暂时失去活性。

生物学方法

薄膜的孔用引导水分子通过活细胞的细胞膜的蛋白质来构成。

8影响

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对气候

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%,保护地球不致于被冷却。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,云中的水分子在达到一定数量时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[注:植物也参与了水循环]。

雨水雨水

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,夏季风带来了丰富的水气,夏秋多雨,冬春少雨,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。

对地理

在地球表面有71%被水资源覆盖,从空中来看,地球就是个蓝色的星球。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,包括湿地、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,海水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,比如:死海。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。海洋占了1,320,000,000立方公里(97.2%);冰川和冰盖占了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、内陆海,和河里的淡水占了250,000 立方公里(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(0.001%)。

雨水,又名无根水,中医认为其性轻清,味甘淡,诸水之上也。夏日尤佳。饮之可以去病。(刚下的雨水中含有大量尘埃,特别在现代化的和工业污染严重的城市,成分相当复杂,甚至可能含有致病微生物。但在未受污染的地方,干净的雨水功能依旧)。

对工程

1.古中国人早已把水灵活运用到农业中:为保证水稻生活的环境湿润,他们在田沿筑起土埂,防止田内余水流失,大大提高了水稻产量。他们还使用桔槔,桔槔是在一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆,当中是支点,末端悬挂一个重物,前段悬挂水桶。当人把水桶放入水中打满水以后,由于杠杆末端的重力作用,便能轻易把水提拉至所需处。桔槔早在春秋时期就已相当普遍,而且延续了几千年,是中国农村历代通用的旧式提水器具。

农业灌溉农业灌溉

2.古代亚述国王在其首都四周种满珍稀植物。为了灌溉这些植物,他修了一条长长的运河,用来从附近的水源处引水灌溉这些植物。

3.在墨西哥前首都特诺奇幕特兰四周有许多湖,阿兹泰克人在湖中建台田。他们挖出湖里的淤泥铺在田上,再种上作物。阿兹泰克人在台田周围挖了沟渠,类似于中国的水田用于灌溉。

4.以色列位于沙漠之中,沙漠占国土面积的60%,不仅耕地少,而且是一个半干旱地区,降雨量少,季节性强,区域分布不均,淡水资源缺乏的问题极为突出,出于生存和发展的需要,一建国就制定法律,宣布水资源为公共财产,由专门机构进行管理。除兴修水利外,还大力发展节水技术。农业生产中基本不用常见的漫灌、沟灌、畦灌方法。20世纪70年代末以前多采用喷灌,占灌溉面积的87%,滴灌占10%。80年代后,滴灌开始普遍采用,本世纪初已占灌溉面积的90%,主要用于蔬菜、水果、花卉、棉花等种植上。滴灌投资并不比喷灌高,不仅节水,而且对地形、土壤、环境的适应性强,不受风力和气候影响,肥料和农药可同时随灌溉水施人根系,省肥省药,还可防止产生次生盐渍化,消除根区有害盐分。滴灌技术的采用,使作物产量成倍增长,种植业产值的90%以上来自灌溉农业。

对人体

对于人来说,水是仅次于氧气的重要物质。在成人体内,60~70%的质量是水。儿童体内水的比重更大,可达近80%。如果一个人不吃饭,仅依靠自己体内贮存的营养物质或消耗自体组织,可以活上一个月。但是如果不喝水,连一周时间也很难度过。体内失水10%就威胁健康,如失水20%,就有生命危险,足可见水对生命的重要意义。

水还有治疗常见病的效果,比如:清晨一杯凉白开水可治疗色斑;餐后半小时喝一些水,可以用来减肥;热水的按摩作用是强效的安神剂,可以缓解失眠;大口大口地喝水可以缓解便秘;睡前一杯水对心脏有好处;恶心的时候可以用盐水催吐。

水是体内一切生理过程中生物化学变化必不可少的介质。水具有很强的溶解能力和电离能力(水分子极性大),可使水溶性物质以溶解状态和电解质离子状态存在,甚至一些脂肪和蛋白质也能在适当条件下溶解于水中,构成乳浊液或胶体溶液。溶解或分散于水中的物质有利于体内化学反应的有效进行。

食物进入空腔和胃肠后,依靠消化器官分泌出的消化液,如唾液、胃液、胰液、肠液、胆汁等,才能进行食物消化和吸收。在这些消化液中水的含量高达90%以上。

在新陈代谢过程中,人体内物质交换和化学反应都是在水中进行的。水不仅是体内生化反应的介质,而且水本身也参与体内氧化、还原、合成、分解等化学反应。水是各种化学物质在体内正常代谢的保证。

如果人体长期缺水,代谢功能就会异常,会使代谢减缓从而堆积过多的能量和脂肪,使人肥胖。

由于水的溶解性好,流动性强,又包含于体内各个组织器官,水充当了体内各种营养物质的载体。在营养物质的运输和吸收、气体的运输和交换、代谢产物的运输与排泄中,水都是起着极其重要的作用。比如,运送氧气、维生素、葡萄糖、氨基酸、酶、激素到全身;把尿素、尿酸等代谢废物运往肾脏,随尿液排出体外。

水的比热高,对机体有调节体温的作用。

防止中暑最好的办法就是多喝水。这是因为认为摄入的三大产能营养素在水的参与下,利用氧气进行氧化代谢,释放能量,再通过水的蒸发可散发大量能量,避免体温升高。当人体缺水时,多余的能量就难以及时散出,从而引发中暑。

此外,水还能够改善体液组织的循环,调节肌肉张力,并维持机体的渗透压和酸碱平衡。

在缺水的情况下做运动是有风险的。因为组织器官缺少了水的润滑,很容易造成磨损。因此,运动前的1个小时最好要先喝充足的水。

体内关节、韧带、肌肉、膜等处的活动,都由水作为润滑剂。水的黏度小,可使体内摩擦部位润滑,减少体内脏器的摩擦,防止损伤,并可使器官运动灵活。

同时水还有滋润功能,使身体细胞经常处于湿润状态,保持肌肤丰满柔软。定时定量补水,会让皮肤特别水润、饱满、有弹性。可以说,水是美肤的佳品。

不爱喝水的人往往容易长痘痘,这是因为人体排毒必须有水的参与。没有足够的水,毒素就难以有效排出,淤积在体内,就容易引发痘痘。

其实,水不仅有很好的溶解能力,而且有重要的稀释功能,肾脏排泄水的同时可将体内代谢废物、毒物及食入的多余药物等一并排出,减少肠道对毒素的吸收,防止有害物质在体内慢性蓄积而引发中毒。因此,服药时应喝足够的水,以利于有效地消除药品带来的副作用。

对植物

植物的生长需要水分,水(与二氧化碳)作为原料参与了光合作用,且在植物的呼吸作用中作为产物。

9污染

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分类

水的污染有两类:一类是自然污染;另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类:

污染杂质为化学物品而造成的水体污染。化学性污染根据具体污染杂质可分为6类:

(1)无机污染物质:污染水体的无机污染物质有酸、碱和一些无机盐类。酸碱污染使水体的pH值发生变化,妨碍水体自净作用,还会腐蚀船舶和水下建筑物,影响渔业。

(2)无机有毒物质:污染水体的无机有毒物质主要是重金属等有潜在长期影响的物质,主要有汞、镉、铅、砷等元素。

(3)有机有毒物质:污染水体的有机有毒物质主要是各种有机农药、多环芳烃、芳香烃等。它们大多是人工合成的物质,化学性质很稳定,很难被生物所分解。

(4)需氧污染物质:生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和酚、醇等有机物质可在微生物的作用下进行分解。在分解过程中需要大量氧气,故称之为需氧污染物质。

(5)植物营养物质:主要是生活与工业污水中的含氮、磷等植物营养物质,以及农田排水中残余的氮和磷。

(6)油类污染物质:主要指石油对水体的污染,尤其海洋采油和油轮事故污染最甚。

物理性污染包括:

(1)悬浮物质污染:悬浮物质是指水中含有的不溶性物质,包括固体物质和泡沫塑料等。它们是由生活污水、垃圾和采矿、采石、建筑、食品加工、造纸等产生的废物泄入水中或农田的水土流失所引起的。悬浮物质影响水体外观,妨碍水中植物的光合作用,减少氧气的溶入,对水生生物不利。

(2)热污染:来自各种工业过程的冷却水,若不采取措施,直接排入水体,可能引起水温升高、溶解氧含量降低、水中存在的某些有毒物质的毒性增加等现象,从而危及鱼类和水生生物的生长。

(3)放射性污染:由于原子能工业的发展,放射性矿藏的开采,核试验和核电站的建立以及同位素在医学、工业、研究等领域的应用,使放射性废水、废物显著增加,造成一定的放射性污染。

生活污水,特别是医院污水和某些工业废水污染水体后,往往可以带入一些病原微生物。例如某些原来存在于人畜肠道中的病原细菌,如伤寒、副伤寒、霍乱细菌等都可以通过人畜粪便的污染而进入水体,随水流动而传播。一些病毒,如肝炎病毒、腺病毒等也常在污染水中发现。某些寄生虫病,如阿米巴痢疾、血吸虫病、钩端螺旋体病等也可通过水进行传播。由此看见保护我们的地球环境,防止工业污染和病原微生物对水体的污染也是保护环境,更是保障人体健康的一大课题。

处理方法

1. 废水流过沉淀槽,固状物会沉淀下来。

2. 在滴流过滤中,废水流过沙砾得以过滤,沙砾表面也可铺细菌,以分解污水中的废物。

3. 还可在水中加入漂白粉,氯气等杀死微生物。

4. 水被排入露天池塘,可以天然净化。

5. 废水经过“旋水分离器”,能过滤。

石英砂过滤是去除水中悬浮物最有效手段之一,是污水深度处理、污水回用和给水处理中重要的单元。其作用是将水中已经絮凝的污染物进一步去除,它通过滤料的截留、沉降和吸附作用,达到净水的目的。

二.适用范围

1.用于要求出水浊度≤5mg/L能符合饮用水质标准的工业用水、生活用水及市政给水系统;

2.工业污水中的悬浮物、固体物的去除;3.可用作离子交换法软化、除盐系统中的预处理设备,对水质要求不高的工业给水的粗过滤设备;

以及用在游泳池循环处理系统、冷却循环水净化系统等。

古代世界观中

在文明的早期,人们开始探讨世界各种事物的组成或者分类,水在其中扮演了重要角色。在人类的童年时期,由于科学水平低,对于水的认识不足,不能从科学角度解释水的性质,对于水能灭火,能养育人类,但也可以淹溺,兼有养育与毁灭能力产生了又爱又怕的感情,产生了水崇拜,此种崇拜带有迷信性质。

10相关联系

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一些地区,每年汛期,定期来讯,水量极大,这是水系表现,对于各个区域出现这样的情况,应积极利用,挖库扩容清淤,汛期蓄水,储存淡水,涵养水源,表面看起来,总是山洪暴发、和汛期抗洪,没有了解水系来水规律,来水就抗,水也没存贮,结果是旱时无水,涝时不存。

易发山洪区域,应该积极开发水利存储和库容设施,自然改善生态,坚持实施,就会改善局部气候环境,生态会持续向好,节省候补的经济建设投入,形成良性循环生态动态平衡。

地球上水的总储量为13.6亿立方公里,我们通常说的水资源主要是陆地上的淡水资源,淡水只占9%;其中有97%的淡水储存在南、北极的冰川中。而对人类生活最密切的湖泊,河流和浅层地下的淡水仅占淡水总储量的0.2%。

由于水分子间有氢键缔合这样的特殊结构所决定的。根据近代X射线的研究,证明了冰具有四面体的晶体结构。这个四面体是通过氢键形成的,是一个敞开式的松弛结构,因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完,在冰中氢键把这些四面体联系起来,成为一个整体。这种通过氢键形成的定向有序排列,空间利用率较小,约占34%、因此冰的密度较小,约为摄氏4度 时液态水的9/10。

冰

水溶解时拆散了大量的氢键,使整体化为四面体集团和零星的较小的“水分子集团”(即由氢键缔合形成的一些缔合分子),故液态水已经不象冰那样完全是有序排列了,而是有一定程度的无序排列,即水分子间的距离不象冰中那样固定,H₂O分子可以由一个四面体的微晶进入另一微晶中去。这样分子间的空隙减少,密度相对冰就会增大。

当气压和温度达到一定值(约22MPa,374摄氏度)时,水达到超临界状态。体系温度和压力超过临界点的水,称为超临界水。临界点时水与水蒸气不可区分,成为一种新的呈现高压高温状态的流体。这种超临界流体有很多性质,比如具有极强的氧化能力,将需要处理的物质放入超临界水中,再向其中溶解氧气(可以大量溶解),其氧化性强于高锰酸钾。二是许多物质都可以在其中燃烧,冒出火焰。三是可以溶解很多物质(比如油),且在溶解时体积会大大缩小,这是因为超临界水在这时会紧紧裹住油。四是它能够缓慢地溶解腐蚀几乎所有金属,甚至包括黄金(与王水相仿)。五是它的超级催化作用,在超临界水中,化学反应变得很快。

重水(heavy water、deuteroxide )(氧化氘)是由氘和氧组成的化合物。分子式D₂O,分子量20.0275,比普通水(H₂O)的分子量18.0153高出约11%,因此叫做重水。在天然水中,重水的含量约占0.015%。由于氘与氢的性质差别极小,因此重水和普通水也很相似。重水的离子积常数为1.6*10-15。

为了与重水区别,将普通水称为轻水。动力堆中的慢化剂,大多是轻水、重水和石墨;它们的冷却剂,则多是轻水、重水和氦等气体。唯有轻水是目前各种反应堆中用得最广的慢化剂和冷却剂。

11最古老的水

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20亿年最古老的水 盐度是海水的八倍水中含微量金属元素成分

20亿年最古老的水是怎么回事?据悉,科学家在加拿大安大略(Ontario)的基德矿(Kidd Mine)3,100米深处,发现这种迄今最古老的水。科学家曾于2013年在这个矿的2,400米深处发现15亿年前的水。

“如果人喝了这种水,不会有生命危险,但会感到味道很恶心。”科学家发现20亿年最古老的水引发网友关注。据了解,科学家曾于2013年在这个矿的2,400米深处发现15亿年前的水。:“我们在2013年的发现推翻了对液态水年龄的认识,因此我们向更深的地方探索。”劳拉说:“如果地球的古老岩石能这样,那么火星表面也会这样。我们还需要研究古代的水在地球上的分布情况、这些深层地下水——岩石圈的年代以及是否有微生物。另外还需要知道在这个与世隔绝的水中所发现的微生物与深海热泉或海底的微生物有什么差异。

2016年12月19号消息,科学家在加拿大发现20亿年前的水,认为这是迄今最古老的水,而且可能为其它星球存在生命提供证据。

据澳洲Science Alert近日报导,加拿大多伦多大学(University of Toronto)的科学家对此发现感到惊讶。该大学的地球化学家芭芭拉?劳拉(Barbara Sherwood Lollar)解释:“我们在2013年的发现推翻了对液态水年龄的认识,因此我们向更深的地方探索。”

劳拉表示,因为这个矿向深处延伸,所以有机会探测地下更深处的水。

令人惊讶的是,这些20亿年前的水的量比想像的多。劳拉说:“人们以为这些水量仅仅是藏在岩石中的那么微量,事实上水量很大,流速是每分钟几升,这个量超过任何人的预测。”一般来讲,地下水的流速很慢,通常为每年流动1米;即使用钻孔机在地下水的地方钻孔,其流速也不能超过每分钟2升。

科学家分析3,100米深处的水中氦、氖、氩、氙等气体成分,判断水的年龄有20亿岁,而且这种水的盐度是海水的八倍,水中含微量金属元素成分。进行该研究的奥利弗?华尔(Oliver Warr)博士说:“如果人喝了这种水,不会有生命危险,但会感到味道很恶心。”

科学家近日在旧金山举行的美国地球物理联盟会议上,报告了这一研究。如果这个研究结果能再被其它的独立研究机构证实,就打破了地球目前的化学纪录。

之前,科学家分析了2013年发现的15亿年前的水,发现其中的硫酸盐成分来自原地的水和岩石之间产生的化学反应,而不是地表。因此科学家认为,这些古老的水能在与地表隔绝的情况下产生化学反应,形成一个可以支持微生物生长的具有几十亿年之久的独立地下生态系统。这说明,地球的宜居范围比想像中更广,也说明其它星球或许比想像的更适合生命存活。

劳拉说:“如果地球的古老岩石能这样,那么火星表面也会这样。我们还需要研究古代的水在地球上的分布情况、这些深层地下水——岩石圈的年代以及是否有微生物。另外还需要知道在这个与世隔绝的水中所发现的微生物与深海热泉或海底的微生物有什么差异。

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  • 更新时间:2016-12-23
  • 创建者:jiangmingjun
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