【正文】 一、廣闊的水圈 海洋面積占地球表面的 71％，如果將海洋中所有的水均勻地鋪蓋在地球表面，地球表面就會(huì)形成一個(gè)厚度3000米的水圈。 第三章 水環(huán)境與化學(xué) 第一節(jié) 概述 太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋彼此相通，可以說(shuō)是一個(gè)很大的大洋，它的總面積是 ，總?cè)莘e約為 14 億立方千米。 海洋是地球上淡水供應(yīng)的源泉，通過(guò)水循環(huán)把淡水運(yùn)送到陸地，同時(shí)，海洋在傳輸熱量、緩和氣候變化方面也起著關(guān)鍵的作用。 它通過(guò)海水的流動(dòng)將熱量從熱帶輸送到寒帶，保持了地球能量的平衡，所輸送的能量很大，比全人類一年內(nèi)耗用的還多幾百倍。地球異常熱的時(shí)候，海洋把熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在地球異常冷的時(shí)候，向大氣放出熱量，抑制氣候的惡化。 海洋對(duì)于生命具有特別重要的意義。地球上的生命起源于海洋，沒(méi)有海洋，生命就不可能形成。而且，浩瀚的大海還蘊(yùn)藏著巨大的能量，如潮汐能、波浪能。另外，海洋還蘊(yùn)藏著豐富的石油、天燃?xì)獾鹊V產(chǎn)資源，是人類一個(gè)巨大的資源寶庫(kù)。 水圈的基本特征 地球上的水以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形式存在于空中、地表和地下，包括大氣水、海水、陸地水（河、湖、沼澤、冰雪、土壤水和地下水），以及生物體內(nèi)的生物水。這些水不停地運(yùn)動(dòng)著和相互聯(lián)系著，共同構(gòu)成水圈。 我們通常所說(shuō)的水圈一般是指地球上被冰雪、液態(tài)水和水汽所占據(jù)而構(gòu)成的殼層。水圈的上限可視為對(duì)流層頂，下限為深層地下水所及的深度。 在水圈中，水的大部分是以液態(tài)和固態(tài)的形式在地面上聚集在一起的，構(gòu)成各種水體，如冰川、海洋、河流、湖泊、水庫(kù)等等。通常情況下，一個(gè)水體就是一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，包括其中的水、懸浮物、溶解物、底質(zhì)和水生生物等。此時(shí)我們也稱其為水環(huán)境。 全球水的總儲(chǔ)藏量約為 ，其中 %是海水，只有 %是淡水，而淡水中的約 77%是以極地冰帽和高山積雪和冰川形式存在的。它們?cè)诟鞣N存在形態(tài)之間和各水體之間不斷地轉(zhuǎn)化和循環(huán)，形成水的大循環(huán)和相對(duì)穩(wěn)定的分配。 水循環(huán)與水量平衡 地球上的水圈是一個(gè)永不停息的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。在太陽(yáng)輻射和地球引力的推動(dòng)下，水在水圈內(nèi)各組成部分之間不停的運(yùn)動(dòng)著，構(gòu)成全球范圍的大循環(huán)，并把各種水體連接起來(lái)，使得各種水體能夠長(zhǎng)期存在。 海洋和陸地之間的水交換是這個(gè)循環(huán)的主線，意義最重大。在太陽(yáng)能的作用下，海洋表面的水蒸發(fā)到大氣中形成水汽，水汽隨大氣環(huán)流運(yùn)動(dòng)，一部分進(jìn)入陸地上空，在一定條件下形成雨雪等降水； 大氣降水到達(dá)地面后轉(zhuǎn)化為地下水、土壤水和地表徑流，地下徑流和地表徑流最終又回到海洋，由此形成淡水的動(dòng)態(tài)循環(huán)。這部分水容易被人類社會(huì)所利用，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，正是我們所說(shuō)的水資源。 正是這種年復(fù)一年、日復(fù)一日永不停息的循環(huán)，才使得大氣圈氣象萬(wàn)千，使得地球表面千姿百態(tài)，生機(jī)盎然。 降水、蒸發(fā)和徑流是水循環(huán)過(guò)程的三個(gè)最主要環(huán)節(jié)，這三者構(gòu)成的水循環(huán)途徑?jīng)Q定著全球的水量平衡，也決定著一個(gè)地區(qū)的水資源總量。水量平衡是說(shuō)，在一個(gè)足夠長(zhǎng)的時(shí)期里，全球范圍的總蒸發(fā)量等于總降水量。 徑流是一個(gè)地區(qū)（流域）的降水量與蒸發(fā)量的差值。多年平均的大洋水量平衡方程為：蒸發(fā)量 =降水量 +徑流量；多年平均的陸地水量平衡方程是：降水量 =徑流量 +蒸發(fā)量。但是，無(wú)論是海洋還是陸地，降水量和蒸發(fā)量的地理分布都是不均勻的，這種差異最明顯的就是不同緯度的差異。 據(jù)估計(jì)，全球總的循環(huán)水量約為 496′1012立方米 /年，不到全球總儲(chǔ)水量的萬(wàn)分之四。在這些循環(huán)水中，約有%成為陸地降水，這其中的約三分之二又從陸地蒸發(fā)掉了。但總算蒸發(fā)量小于降水量，這才形成了地面徑 流。 水是由氫氧二種元素組成的，其中氫和氧的質(zhì)量比為 1： 8，水中氫占 %，氧占 %。由于水分子間還生成較強(qiáng)的氫鍵，使液態(tài)水中有（ H2O） （ H2O） 3等締合水分子。 人類居住的地球表層是地球與外界的能量交換面。這里的巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈除參與能量交換外還使自己卷入了運(yùn)動(dòng)與變化。 地球表面上的水分又是上述活動(dòng)中十分積極的一員。這些都使地球表面生機(jī)勃勃。 在地表流動(dòng)的水形成溪流和河流，最終匯入海洋。整個(gè)這一歷程叫作流路，水流的特性隨流路的不同而變化。 二、水在地球上的分布 水是地球上分布最廣的物質(zhì)，是人類環(huán)境的一個(gè)重要組成部分，以氣、液、固三種聚集狀態(tài)存在，地球水的總量約有 14億立方公里，如果全部鋪在地球表面上，水層厚度可達(dá)到約 3000米，海洋中聚集著絕大部分水，占地球總水量的 %，它覆蓋著地球表面 70%以上， 淡水只占總水量的 %，在高山和冰凍地區(qū)積存著巨量冰雪和冰川，占陸地水總量的四分之三且主要分布在南北兩極的冰雪中。 目前人類可以直接利用的只有地下淡水、湖泊淡水和河床水，三者總和約占地球總水量的 %，除去不能開(kāi)采的深層地下水，人類實(shí)際能夠利用的水只占地球上總水量的 %左右。 陸地上到處都分布著江河湖沼，這些地面水總量約為 23萬(wàn)立方公里，其中淡水約一半，地下土壤和巖層中含有多層地下水，總量估計(jì)有 840萬(wàn)立方公里， 在動(dòng)植物機(jī)體中也飽含水份，例如，大多數(shù)細(xì)胞原生質(zhì)內(nèi)含水分約 80%，人的體重有 65%是水分，黃瓜的重量中水竟占約 95%，即使在礦物巖石結(jié)構(gòu)中也包含了相當(dāng)量的結(jié)晶水，由此可見(jiàn)，水在地球上幾乎是無(wú)所不至，確實(shí)是一種分布極廣的常見(jiàn)物質(zhì)，它在整個(gè)自然界和人類社會(huì)中發(fā)揮著不可估量的巨大作用。 地球上水的分布 水體類別 體積（萬(wàn)立方公里） 占總量％ 海洋 132022 河流 淡水河泊 咸湖與內(nèi)海 土壤水 淺層地下水 深層地下水 冰冠與冰川 2920 大氣水 生物體內(nèi)水 總量約 136000 100 生物水指同一時(shí)刻存在的活的各種生物體內(nèi)的總水量。大氣水大約 8天更新一次，它是水分循環(huán)的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。更新期是一個(gè)平均概念，具體的每一份水體的更新速度可以或快或慢。 我國(guó)水資源總量約為 28124億立方米，其中地下水約8700億立方米。水資源人約 2700立方米，是世界人均占有量的 25%，居世界第 88位。我國(guó)的淡水占全球的 8%，人均占有量是世界人均占有是的 30%。 我國(guó)水的分布極不合理，如占國(guó)土面積過(guò)半，占全國(guó)耕地面積 64%的長(zhǎng)江以北只占全國(guó) 18%的水資源，尤其是華北，人均還不到全國(guó)平均水平的 1/6。 三、水的重要作用 地球上有了水，于是便開(kāi)始有了生命，現(xiàn)代科學(xué)證明，人的體重的 60%多是水，血液的 90%也是水，每人每天至少要有 2022毫升的水才能維持生命，人斷水 710天，就將出現(xiàn)死亡，失水 1520%就產(chǎn)生脫水癥狀，人，自從誕生那天起，便與它結(jié)了不解之緣。水在人體內(nèi)所起的作用可歸納為如下幾點(diǎn)： 水能溶解各種各樣的電解質(zhì)，被溶解了的電解質(zhì)以離子態(tài)離解，使生命中的生物化學(xué)反應(yīng)得以正常進(jìn)行 。 水是一部分有機(jī)物質(zhì)的溶劑，對(duì)人體內(nèi)的生物反應(yīng)十分有利。 水的表面張力大，存在于人體各個(gè)組織、器官、肌肉毛細(xì)管與組織液中以及細(xì)胞與細(xì)胞之間的微小間隙之內(nèi)向全身供給營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，向血液提供溶解氧，排泄物又借助于水才能運(yùn)輸，作為尿和汗液等排出體外。 人體除由傳導(dǎo)、幅射將熱量散發(fā)外，還通過(guò)發(fā)汗等產(chǎn)生的氣化熱，把體內(nèi)多余的熱散出去，以防體溫上升。 成年人：體重每一公斤，每天大約需要補(bǔ)充 30毫升水。 水不僅是人類生活不可缺少的重要物質(zhì)，也是影響人體健康的主要因素，它是機(jī)體進(jìn)行各種生理生命活動(dòng)的重要介質(zhì)，通過(guò)飲水人的機(jī)體獲得必需的生理微量元素，如鐵、錳、銅、鋅、碘、氟、鈣、鎂，排出機(jī)體代謝產(chǎn)物 CO尿素、尿酸。 四、水引起的疾病 符合衛(wèi)生要求的飲用水能保證人體健康，反之則會(huì)給人體帶來(lái)多種危害，如果飲用水被微生物和物理、化學(xué)物質(zhì)污染，必然要危害飲水人群機(jī)體健康，甚至發(fā)生中毒或引起疾病。據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，由于水引起的疾病有如下幾種： （一）介水傳染病 一般通過(guò)飲用水傳播的傳染病叫介水傳染病，如霍亂、副霍亂、傷寒、副傷寒、細(xì)菌性痢疾，病毒性肝炎、小兒麻痹癥、腸炎等都可通過(guò)飲水進(jìn)行傳播。歷史上，國(guó)內(nèi)外很多城市都發(fā)生過(guò)因飲水被污染而引起霍亂、傷害、肝炎等傳染病暴發(fā)流行的病例。 游泳池水不潔，則可傳播紅眼病、砂眼、中耳炎和皮膚病等，此例亦不少見(jiàn)。 （二）寄生蟲(chóng)病 有些寄生蟲(chóng)病，如血吸蟲(chóng)病、鉤端螺旋體病，也可通過(guò)水傳播。 （三）地方病 水中含碘量不足，會(huì)引起地方性甲狀腺腫和克汀??；含氟量過(guò)低，人群齲齒增加；含氟量過(guò)高，會(huì)發(fā)生氟斑牙、氟骨癥等地方性氟中毒。 （四）公害病 水如受到工業(yè)“三廢”的污染，就可引起公害病，如日本水俁地方，由于飲水受到了汞的污染，當(dāng)?shù)厝税l(fā)生非常嚴(yán)重的汞中毒，被稱為“水俁病”，日本富山縣的居民發(fā)生過(guò)鎘中毒，全身骨骼劇疼，被稱為“骨疼病”，這是兩起聞名世界的公害事件。另外象砷、鋁、鉻、氰化物、農(nóng)藥等污染水源，都可能引起人體急、慢性中毒。 （五）其它疾病 飲用鈣鎂含量低的軟水，心血管疾病發(fā)病率較高；含量高時(shí)，可引起暫時(shí)性胃腸功能失調(diào)節(jié)，如消化不良、腹瀉。苯（ a）芘、鉻、鎳、亞硝酸鹽污染水質(zhì)嚴(yán)重時(shí)，癌癥患病率增高。 五、水在經(jīng)濟(jì)生活中的作用 市政設(shè)施用水 一座城市，特別是現(xiàn)代化城市，不管城市規(guī)模大小，如果缺水就很難維持，姑且不論城市居民生活離不開(kāi)水，工廠生產(chǎn)離不開(kāi)水，而城市的一些公用設(shè)施、消防、綠化、公共場(chǎng)所的清潔衛(wèi)生，高溫季節(jié)公路降溫、 …… 都少不了水，而且還要求提供不受污染的水。在改革開(kāi)放的今天可以毫不夸張地說(shuō)：水環(huán)境決定投資環(huán)境，直接影響城市改革開(kāi)放的程度。 工業(yè)用水 水在工業(yè)上主要用于以下幾個(gè)方面： （一）冷卻用水，冶金、電力、化工等工業(yè)的某些機(jī)械設(shè)備在操作過(guò)程中需要大量的水來(lái)冷卻降溫，鋼鐵廠每煉一噸鋼要用 200立方米冷卻水。 （二）動(dòng)力用水，許多工廠要用蒸汽供熱，蒸汽機(jī)車，發(fā)電廠的汽輪機(jī)需要由蒸汽供給動(dòng)力，這都要用不少的水。 （三）生產(chǎn)技術(shù)用水，化工、輕工等行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中需要用水作反應(yīng)介質(zhì)，或用來(lái)清洗處理產(chǎn)品，一個(gè)50萬(wàn)錠的紡織印染廠，每日要用 5萬(wàn)立方米以上的水，造紙廠每生產(chǎn)一噸紙大約要用 250~500立方米以上的水，而生產(chǎn)一噸人造纖維要用 1000立方米水。 （四）產(chǎn)品用水，有些工業(yè)部門的產(chǎn)品以水為原料，如食品工業(yè)的釀酒、制醬油、釀醋等，產(chǎn)品的成份中水占相當(dāng)?shù)谋戎亍? 農(nóng)業(yè)與水 水利是農(nóng)業(yè)的命脈，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，特別是在較干旱的地區(qū)，需要用大量的水進(jìn)行灌溉，例如在我國(guó)華北地區(qū)，灌一畝小麥地用水 40~50立方米，灌一畝棉花地用水35~50立方米，因此即使是一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，工業(yè)用水量很大，但農(nóng)業(yè)用水量仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)工業(yè)用水量。此外，林場(chǎng)、牧場(chǎng)、漁場(chǎng)都離不開(kāi)水。 環(huán)境與水 一個(gè)地區(qū)無(wú)論是山脈、平原、盆地，缺少水整個(gè)生態(tài)失去平衡，一片蔥綠的原野經(jīng)過(guò)一定的歷史時(shí)期就會(huì)變成荒無(wú)人煙的沙漠，水還是決定氣候的重要因素，而它的流動(dòng)是改變地球面貌的主要原因?？梢哉f(shuō)任何一個(gè)缺水的環(huán)境不可能是好的環(huán)境。 六、淡水資源危機(jī) 水是世界上最普遍的物質(zhì)之一，其中只有 2％是淡水。淡水的 87%又被封凍在兩極及高山的冰層和冰川中，難以利用。便于人類利用的淡水資源只有 21000平方公里左右。這些資源在時(shí)空上分布不均，加上人類的不合理利用，使世界上許多地區(qū)面臨著嚴(yán)重的水資源危機(jī)，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 1．淡水資源短缺 由于人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展所導(dǎo)致的人均用水量的增加，在過(guò)去的三個(gè)世紀(jì)里，人類提取的淡水資源量增加了 35倍， 1970年達(dá)到了 3500平方公里。本世紀(jì)的后半葉，淡水提取量每年增加 4－ 8