【图片】九霄云讲座第一期（全一期）【水】为何物【天等县城关小学吧】

水（化学式：H₂O）是由氢、氧两种元素组成的物质，一般无毒。在常温常压下为无色无味的透明液体。水，包括天然水（河流、湖泊、大气水、海水、地下水等），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，是包无机化合括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。它是一种不可再生的资源。
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。日常生活中的水因为混入了其他电解质而有较多的正负电离子，故有较为明显的导电性。

水的来源
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界上存在很大的分歧，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，甚至地球上的水还在不停增加。
当我们打开世界地图时，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。
对于地球水的来源主要的两派观点如下：
自生说
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 m3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23，000m3。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。
外生说
1.人们在研究球粒陨石成分时，发现其中含有一定量的水，一般为0.5～5%，有的高达10%以上，而碳质球粒陨石含水更多。球粒陨石是太阳系中最常见的一种陨石，大约占所有陨石总数的86%。一般认为，球粒陨石是原始太阳最早期的凝结物，地球和太阳系的其他行星都是由这些球粒陨石凝聚而成的；
2.太阳风到达地球大气圈上层，带来大量的氢核、碳核、氧核等原子核，这些原子核与大气圈中的电子结合成氢原子、碳原子、氧原子等。再通过不同的化学反应变成水分子，据估计，在地球大气的高层，每年几乎产生1.5 t这种“宇宙水”。然后，这种水以雨、雪的形式落到地球上。

重水
重水（heavy water）（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。
普通水(H2O)经过净化，用做反应堆的冷却剂和中子的慢化剂，叫做轻水。
轻水为相对分子质量为1的H原子和相对分子质量为16的O原子构成的水。其相对分子质量为18。另外，还有相对分子质量为20，22等的水。在中学化学阶段，相对分子质量为18的水称为轻水。

软硬度
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Ca2+，Mg2+等离子的总浓度称为硬度。水的硬度的单位为mol·m-3或mmol·dm-3。根据水的硬度可以将水分类为：
硬度/(mmol·dm-3) 名称
>4.5 极硬水
3.0~4.5 硬水
1.5~3.0 中硬水
0.5~1.5 软水
<0.5 极软水
工业上也有其他定义：以1dm3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，加热时有如下反应使得钙镁离子沉淀而软化：

含有Cl-，SO42-的水不能通过加热软化，称为永久硬水。

污染
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：
一、化学性污染
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。
二、物理性污染
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。
三、生物性污染
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。