水是生命之源

第五章水是生命之源水是地球上分布最广泛的一种物质，它存在于大气和地壳中，并为动植物生命体的重要组成部分。

水是人类维系生命的营养素，它与阳光、空气一样是生命系统的三大要素。

在国际上，水已成为世界性的紧缺物资。

有人断言，如果石油是20世纪国际争端的因素，那么，水将是21世纪引发战争的导火线。

5.1 水是生命存在和发展的必要条件自然界原始生命起源于水环境之中。

原始大气中的水蒸气及甲烷、氨、氮、氢、二氧化碳等在宇宙射线、紫外线、闪电等高能作用下可合成一系列的有机化合物，这些有机物通过雨水作用，经地表径流，汇入原始海洋，使海洋不仅集聚了大量无机盐类，还含有大量的形形色色的有机化合物，如氨基酸、核苷酸等。

它们经过长期的缩合作用或聚合作用等化学进化过程，从有机小分子合成生物大分子，如蛋白质、核酸、类脂、多糖等。

生物大分子在单独存在的情况下不可能表现出生命现象，只有当它们在水溶液中互相作用时可聚集形成蛋白质、核酸等多分子体系，才能初步显示出某些生命现象，这种多分子体系就是原始生命的萌芽，再经过不断进化，这些多分子体系逐渐从原始海洋中分离出来，形成一个独立的体系，进行最原始的新陈代谢作用和繁殖过程，即演变为原始生命。

非细胞形态的生命不断演变，发展为细胞形态的生命，再由单细胞生物逐渐演化为多细胞生物，直至发展为种类繁多的动植物。

可见，水是自然界生命起源的必要条件之一。

生命过程中也同样离不开水。

任何生物体大部分是由水组成的，植物体内平均含水量为70％，鱼体内水分为70％一80％，水母身体中水分可达95％，人体平均含水量为50％一60％，其中血液里含水量在90％以上，就连骨头里也含有20％的水分。

水在生物体内不是静止的，水是生物体新陈代谢的一种介质，它把生物体的营养过程和新陈代谢过程联系起来，从而维持生物内物质及能量的转化过程。

例如植物的光合作用也是在水直接参与下进行的，既制造维持生命所必须的糖类等各种营养物，又为生命提供必要的氧化剂——游离氧。

水对动物体还起着散失热量、调节体温的作用。

水是生命存在和发展的必要条件。

纯水是一种无嗅无味无色的液体，它以固、液、气三种形态同时存在于地壳表面。

5.1.1 水的化学组成与性质水是由氢和氧两种元素组成，分子式为H20。

氢元素有3种同位素，即氕(音Pie，符号为1H)、氘(音dao，符号为2H，或D，重氢)和氚(音chuan，符号为3H，或T，超重氢)；氧也有3种同位素(160、170和180)，两种元素各有三种同位素彼此可以组成18种不同成分的水，它们组成了水的家族。

但在水家族中，“家庭”的成员数量不均衡，其中1H2160占全部天然水的99．73％。

由氕氘氚组成的水各自称为氕水(一般常见的水)、氘水(重水)和氚水(超重水)。

重水(D20)在普通水中只含有0.02％，它的质量比普通水要大一些，密度也大，故有“重水”之称，物理性质与一般水有较大的差别，化学上也有自己的特性。

超重氢组成的超重水(T20)具有放射性，性质与一般水也有所不同，地球上的氚更少，只有7—14千克；氚化水有放射性。

水在某种条件下会分解成两个离子：带正电的H+(H30+)和带负电的OH—(羟基)。

这些离子又能与溶解在水中的物质发生分解作用——水解。

水与二氧化碳是光合作用的基本物质：6CO2+6H20 ------ C6H126+602因为有了光合作用，地球上才有了生命及其存在的条件。

在标准大气压下，水的凝固点是O0C；水的沸点是1OO0C。

当水的温度降低至O0C以下时，水分子运动减弱，水就由液态变成固态——冰。

当随着温度升高，水分子运动速度加快，以至逸出液面蒸发到空间，变成水蒸气。

水蒸气遇冷就会冷凝成液体，这是下雨的原理。

5.1.2 人体中的水水是维持人体正常生理的重要营养物质之一，它影响体内各种生化反应，又是体内进行生化反应的良好的场所。

各种营养物质先溶解于水中，才能运送到身体各个组织器官的细胞中,水的这种箔解作用和运输作用是人体得以进行新陈代谢的强大动力。

人体的70％是由含盐0.9％的水组成，一个成年人如每天得不到2.5～3升的水，就会干渴难忍。

人体只要失去1／5的水，在医学上就会产生脱水症状而产生虚脱。

一位美国博士精辟地阐述了水对人的作用：“水可以作为强体剂、镇静剂、泻剂、发汗剂、兴奋剂和新陈代谢的促进剂。

”5.1.3 水在工、农业生产中的作用水不仅为人体生理所需，而且利用它创造很多物质财富，水是“万物之本”，是人类宝贵的自然财富，是工农业生产不可缺少的物质资源。

世界上几乎没有一种工业不用水，也找不到有任何一种作物不用水来滋润和灌溉。

没有水，工厂就不能开工；没有水，农田就不能耕作；缺少水，经济发展也受到影响；缺少水，人们的日常生活也将受到威胁。

没有水，工农业生产不能发展，社会经济发展就会停滞，人们生活环境将受到威胁。

水是人类社会发展的必要条件，水是人类宝贵的自然财富，是工农业生产不可缺少的物质资源。

5.2 水的循环5.2.1 自然界水的类型地球上的水在太阳热力作用下，形成巨大的循环系统，按它存在的部位分为大气水、地表水及地下水三种。

地球表面的广大自由水面、潮湿地面、土壤表层和植物叶茎的水分，在太阳辐射能的作用下，以蒸发状态存在于大气中，蒸汽在低层大气中凝结集聚成雾，或在大气中成云，以雨、雪、雹等形成作为大气降水落下。

这些进入大气圈的水分统称为大气水或空中水。

降水降到地表，顺着坡度逐渐汇集成集中的水流为河流，积于湖盆凹地的水流为湖泊，最终注入海洋。

这些水体水面暴露于地面，称为地表水。

地面以下的各种状态水分称地下水。

地下水按水力特征可分为有自由液面的自由地下水和具有压力、能沿裂缝或孔隙上涌的承压地下水，按其埋藏深度又可分浅层地下水和深层地下水。

地下水在地层中流动，有时形成地下河流或地下湖泊。

5.2.2 我国的水资源经专家计算，我国多年平均地表水资源量为27115亿立方米，多年平均地下水资源量为8288亿立方米，扣除重复量，全国多年平均年水资源量为28124亿立方米。

中国是世界上用水量最多的国家，1993年全国淡水取用量达5255亿立方米，大约占世界取用量的12％。

我国是一个水资源十分短缺的国家，占世界第六位。

人均水资源量仅占世界平均水平的1／4，为全球13个贫水国之一。

中国水资源分配与土地资源分布十分不均：长江流域及其以南地区有全国81.0％的水资源，而土地仅占全国的36.0％，黄河—淮河-海河流域有着全国36．5％的土地，而水资源却仅占7．5％。

水土资源不相匹配，生态环境相对脆弱。

我国地域广阔，南北跨度极大。

远距离调水的难度可想而知。

我国人均水资源量为2300立方米，到2030年人口高峰将达到16亿时，人均水资源占有量为1700立方米．将接近或达到世界公认的用水警戒线。

5.3 水的污染人类大规模的生产活动，在使用水的同时，也往往使某些有害的物质进入水体，引起天然水体发生物理上和化学上的变化。

引起水体污染有自然污染和人为污染两个方面。

自然污染主要是自然原因造成，如特殊地质条件使某种化学元素大量富集，天然植物腐烂产生毒物或降雨淋洗大气和地面后夹带各种物质流入水体。

人为污染是人类生活和生产活动中给水源带进了许多污染物，女口城镇生活污水和垃圾、矿山的建设和开采排放的废水、工业生产排放的废水和废渣、农业生产中喷洒的农药和大量的施肥。

水污染毁坏农田，造成严重减产或颗粒无收，水污染对渔业危害显而易见，水的污染，影响到工业产品的质量。

水的污染，对人类生命与健康也带来严重的威胁，一方面可引起急性或慢性中毒，另一方面造成传染病的蔓延，危害子孙后代。

5.3.1 水是怎样被污染的外来的其他物质在水体中的含量超过水体本身的自净能力，而使水达不到洁净水的标准，水就被污染。

对水产生污染有三种污染源，分别是生活污染源、工业传染源和农业污染源。

对水体污染可通过直接污染或间接污染。

直接往江河湖泊及大海排放污水废渣，放射性物质降落或水体底部地质体中含放射性物质，海难事件中原油的泄漏，属直接污染；向天空排放废气、垃圾场的污水、酸雨酸雾对水体污染是通过大气、土壤的转化而传染地表水及地下水，此类属间接污染。

归结起来，有四条途径会使水产生污染：(1)地质背景造成的地球化学污染，使水中增加许多有毒、有害元素，如铅、镉、汞、砷、氟、铁、锰、铬、铜等元素；(2)生活型污染，主要是未经处理的生活垃圾、人、畜、禽、鼠的粪便与尸体，使肠道病菌、病毒、支原体、螺旋体与原虫进入水源，如消毒不力，便会引起痢疾、肝炎、伤寒、肠炎等多种疾病；(3)农业生产中的农药、化肥、杀虫剂、除虫剂等进入地下水，使人体中毒，甚至致癌、促癌、助癌和致突变作用；(4)石油工业、化学工业、造纸工业等工业废水、废气、废渣对地下水和水源的污染。

据统计，全球每年有4200亿立方米的污水排人江河湖海，使5.5亿立方米的淡水受到污染，已有近两万亿立方米的污水排人人类饮用的水源和地下水，对人类健康造成严重的威胁。

产生毒物或降雨淋洗大气和地面后夹带各种物质流入水体。

人为污染是人类生活和生产活动中给水源带进了许多污染物，女口城镇生活污水和垃圾、矿山的建设和开采排放的废水、工业生产排放的废水和废渣、农业生产中喷洒的农药和大量的施肥。

水污染毁坏农田，造成严重减产或颗粒无收，水污染对渔业危害显而易见，水的污染，影响到工业产品的质量。

水的污染，对人类生命与健康也带来严重的威胁，一方面可引起急性或慢性中毒，另一方面造成传染病的蔓延，危害子孙后代。

5.3.2 水污染的类型和来源固体、气体、液体、热和放射性物质都会造成污染。

包括有机物和无机物在内的化学物质，也有天然产生的火山喷发。

岩石天然风化产物，也有大量生活和生产活动所排放。

这些污染包括以下几个方面。

(1)微生物污染生活污水、医院污物、垃圾随地表水进入河、湖、塘、海，污染了水体。

这些物质带来大量的病原微生物，人、畜喝了污染的水便会生病。

几次地区性、世界性的霍乱大暴发，都是由于水污染所致。

(2)有机污染有机物在污水中是病原微生物的营养来源。

有机物在生化作用时分解，消耗水中的氧，严重威胁水生生物，特别是鱼类的生命。

(3)富营养化生活用水中的有机物、洗涤剂、农药、化肥和工业垃圾、废水中有许多氮、磷及有机碳等植物所需的营养物质，它的存在促进藻类大量繁殖，是海洋形成“赤潮”的根源。

(4)恶臭金属冶炼、炼油、石油化工、塑料、橡胶、造纸、制药、农药、化肥、颜料、皮革、油脂及鱼肠兽骨加工，产生的恶臭，污染大气及生活用水。

(5)酸碱污染来自造纸、化纤、制革、采矿与炼油工业的废水，常为生活用水带来酸碱的污染，杀死鱼类和水生生物，抑制水中微生物，使水失去自净能力；空气环境的污染，使天然降水产生酸雨或酸雾，损害植物的生长，使土壤酸化，使钙、镁、磷、钾等营养元素流失。