水的关系图谱

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种类

  水的四态：液态（海水）、固态（冰山）、气态（看不见的水蒸气）以及等离子。图中的云则是聚集在大气层上的水滴集合体。

  水的涟漪

不同的学科对水有着一些不同的称呼：

根据水质的不同，可以分为：

根据氯化钠的含量，可以分为：

此外还有：

生物水：在各种生命体系中存在的不同状态的水

天然水：natural water 构成自然界地球表面各种形态的水相的总称。包括江河、海洋、冰川、湖泊、沼泽等地表水以及土壤、岩石层内的地下水等天然水体。

土壤水：贮存于土壤内的水

地下水：贮存于地下的水

超纯水：纯度极高的水，多用于集成电路工业

纯水:纯度高的水,被认为不导电

结晶水：又称水合水。在结晶物质中，以化学键力与离子或分子相结合的、数量一定的水分子。

重水的化学分子式为D 2 O，每个重水分子由两个氘原子和一个氧原子构成。重水在天然水中占不到万分之二，通过电解水得到的重水比黄金还昂贵。重水可以用来做原子反应堆的减速剂和载热剂。

超重水的化学分子式为T 2 O，每个重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成。超重水在天然水中极其稀少，其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水高上万倍。

半重水的化学分子式为HDO，每个分子中含一个氢原子、一个氘原子和一个氧原子。

轻水（低氘水）

轻水的英文为Light Water或DDW（Deuterium-depleted water），也称之为低氘水。正常的水当中的氘（氢的同位素，重于氢，多了1个中子）的含量在155PPM左右（按照维也纳标准平均海水标准，英文：Vienna Standard Mean Ocean Water），而低氘水一般在140以下。

在全球范围内观测发现，热带（靠近赤道）的地方的水中氘的含量较高，而约靠近极地或者高原冰川地区的水中氘的含量越低。科学家认为可能是冷冻循环的过程中导致了氘被移除。有研究表明，引用低氘水对身体有益（反之，超过150PPM之上的水，也就是正常的水，可能是导致很多疾病的原因）。生产轻水的过程其实是在重水的生产过程中把水中的氘隔离并去除（降低含量，降低PPM数值），其副产品就是轻水！

物理与化学性质

水在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水是罕见的，水通常多是含有酸、碱、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以通过蒸馏作用取得，当然，这也是相对意义上的纯水，不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。

在20℃时，水的热导率为0.006 J/s·cm·K，冰的热导率为0.023 J/s·cm·K，在雪的密度为0.1×10 kg/m 时，雪的热导率为0.00029 J/s·cm·K。水的密度在3.98℃时最大，为1×10 kg/m ，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0.99987×10 kg/m ，冰在0℃时，密度为0.9167×10 kg/m 。因此冰可以浮在水面上。

水的热稳定性很强，当水蒸气加热到2000K以上时，也只有极少量的水离解为氢和氧，但水在通电的条件下（电解）会离解为氢和氧。具有很大的内聚力和表面张力，除汞以外，水的表面张力最大，并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。纯水有极微弱的导电能力，但普通的水因含有少量电解质（如矿物质、溶解大气中二氧化碳形成的碳酸）而有较强的导电能力。

水的三相点是273.16K（611.73Pa下），临界点是647K（22.064 MPa下）。在临界点之上水无法存在液相及固相，而在临界点之下水蒸汽容易结成液相。

水溶液

  水溶剂

水可以用来溶解很多种物质，是很好的无机溶剂，用水作溶剂的溶液，即称为水溶液。用“aq”作为记号，如“HCl(aq)”。

当物质溶解于水时，离子化合物在水中发生电离，以离子态存在，这样的溶液一般是透明的。当分子溶于水时，有些可以与水发生反应，形成新物质，这些新物质溶解于水中，或者这些分子直接填补水分子间的空隙。这些分子、离子等都是溶质。特别需要注意的是，如果不作特殊说明，“xx溶液”，指的就是"xx"的水溶液。任何含有水的溶液，都必须称为“xx的水溶液”，即不管溶质于水的比例，只要有水存在，都应该把水当作溶剂。

对于大部分物质，它们能在水中溶解的质量是有限度的。这种限度叫做溶解度。有些物质可以和水以任意比例互溶，如乙醇，但绝大多数物质在达到溶解度时，就不再溶解。会形成沉淀或者放出气体，这种现象叫做析出。

还有一种特殊的状态，叫做胶体。胶体中，粒子的大小在100nm左右，由于电荷的作用不沉淀，悬浮在溶液中。牛奶是一种常见的胶体。

由于被溶解物质（称作溶质）的颗粒大小和溶解度不同，水溶液的透明度会有所不同，较透明的称作真溶液，较混浊的称作胶态溶液（又称假溶液），有些胶态溶液还会进一步在底部形成沉淀，成为沉淀胶态溶液。

来源

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 ，甚至现在地球上的水还在不停增加。

在地球上的分布

  各种型态的水在地球上的分布情形

  各种型态的水在地球上的分布情形

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13,6000,0000立方公里。其中：

海洋占13,2000,0000立方公里（即或97.1%）；

冰川和冰盖占2500,0000立方公里（即1.8%）；

地下水占1300,0000立方公里（即1.0%）；

河流、湖泊以及内陆海里的淡水占25,0000立方公里（即0.0018%）；

大气中的水蒸气在任何已知的时候都占13000立方公里（即0.0001%）。

意义与影响

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，零度以下则变成雪。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。

对地貌

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，夹带泥沙，营造平原，改变地表形态。

对生物

有学说认为，地球上的生命最初是在水现的。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。

水有利于部分生物化学反应的进行，如动物的消化作用及植物的光合作用。在生物体内还起到运输物质的作用，如血液中的血浆绝大部分都是水，有助于体内营养及氧的传输。由于 水 可以透过蒸发而降低温度，因此水对于维持生物体温度的稳定起很大作用，如动物的汗液及植物的蒸腾作用。

水的氢键使水成为特优的吸热能力，水将大部分所吸收的热，用来打断氢键，因此不会增加液体的温度，而水的比热容在25℃时，大约是4200J kg K ，比其它液体普遍较高。因为有此项特质，生活在水中的有机体能得到水的保护，而不会因空气中温度的急遽变化而有致命的危险。

对人类社会

更多资料：饮用水

水是人类生活的重要资源，一天必需摄取2~3升的水，并提供人们日常生活用水和工农业生产用水，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，水对于人类各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。

水资源

  饮用水

  从水龙头中流出的饮用水

水是地球上的任何生物、生命体的必需物质，缺水的土壤便无法孕育生物，淡水更是灌溉与孕育陆地生物的必要元素，淡水的来源、节约、储存、利用是全球的重要议题。

地球上水总储量约为1.36x10 m ，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式存在，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％的城市人口将面临着缺水问题。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。

为了让全世界都关心淡水资源短缺的问题，第47届联合国大会决定将每年3月22日定为“世界水日”。

早期人们会抽取使用地下水，然而使用地下水会造成地层下陷并破坏地底结构，造成无法回复的永久性破坏，亦有可能阻断地下水，所以许多国家立法禁止使用地下水，以避免各种永久性的损害。

海水淡化是其一种对策，但由于耗用能量过高及成本过高，多数海水淡化厂在建成后不久就因资金不足被迫关闭。在迪拜这个干旱但富裕的地方，则利用这个方法取得淡水。

来源

淡水水资源的主要来源包括雨水、雪水、河水、淡化海水和地下水、回收水[1]等。

功用

人类生活和生产的方方面面都要使用到水资源。

农业用水：各种灌溉用水，动、植物用水。

工业用水：轻工业、重工业、机械工程、土木工程建筑工程、高科技产业、能源产业皆须使用水资源。

都市用水：村落用水，生物都需要水分，人类的生活亦须使用水。

观光用水：美丽的风景和观光区，皆需要使用水分。

沙漠灌溉用水：沙漠化是全球重要且困难的议题，沙漠化的原因在于水分的流失或缺少，因此要解决沙漠化问题，必须要有相当充足的水分灌溉并维持住水分。

储存

河水：用建在河流与湖泊中的水库储存。

污水：回收净化后储存。

雨水：收集储存。

海水：淡化后储存。

水资源的储水、供水、分配和调节亦是全球的重要议题。

节约

生物的生活与水资源息息相关，然而在水资源的节约上，有很多的议题，例如废水的回收与再使用（中水）、都市污水处理系统、雨水收集使用、各式省水器具(省水马桶等)、大力推广农业滴灌种植技术。

水资源对于生物如此重要，水资源的节约是全球相当重要性的议题。

造水

因为水对生命非常重要，所以人类尝试着根据水的基本特性以科学、技术、物理、化学、能量等各种方式来造水以增加水资源。

污染

  污水处理厂

水污染即水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境。 水体中，最重要的指数是溶解氧。外来物质进入水体后，可以被微生物分解，被溶解氧氧化，这都要消耗一定的溶解氧，这叫做水体的“自净能力”，如果外来物质太多，溶解氧被完全消耗，就是超过了水体的自净能力，水中生物会因缺氧而窒息死亡或中毒，这就是污染状态。

污染的水若被生物饮用或灌溉，会严重的损害生物的健康，造成生物体被破坏、衰弱、生成疾病，严重者即失去生命。换言之，生物若饮用洁净的水，可保持健康、促进循环。因此避免水污染在全球是个重要的议题。为了解决这一问题，污水处理等水污染控制措施就变得十分必要。

水文化

水在科学、哲学、宗教、文学、美术、体育、神话等中都有所体现。

古代世界观中的水

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。古代西方提出的四元素说中就有水；佛教中的四大种也有水；中国古代的五行学说中水代表了所有的液体，以及具有流动、润湿、阴柔性质的事物。

老子认为，如果在世界上找一样事物来描写“道”，最适合的就是“水”。因此，在《老子》第八章：“上善若水。水善利万物而不争，处众人之所恶，故几于道。”水滋润大地万物，却不争夺显赫的位置，处于大众讨厌的位置，去充满低洼之地，所以就接近于道了。第七十八章又说：“天下柔弱莫过于水，而攻坚强者莫之能胜，以其无以易之。”指出柔弱胜刚强的道理。

水崇拜

在从前，古人对于水兼有养育与毁灭能力、不可捉摸的性情，产生了又爱又怕的感情，而导致了水崇拜的出现。通过赋予水以神的灵性，祈祷水给人类带来丰收和幸福。

中国传统上的龙王就是对水的神格化。凡有水域水源处皆有龙王，龙王庙、堂遍及全国各地。祭龙王祈雨是中国传统的信仰习俗。

恶作剧

参看

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