【水】

　　地球上的水 　　在大约46亿年前地球刚刚诞生的时候，地球上的水就已经存在了，如今它覆盖了地球70％以上的表面。这么多的水是从哪儿来的? 　　直到今天，科学界一直存在着不同的看法。其中一种有代表性的说法认为，大约在50～55亿年前，云状宇宙微粒和气态物质聚集在一起，形成了最初的地球。原始的地球，既无大气，也无海洋，是一个没有生命的世界。在地球形成后的最初几亿年里，由于地壳较薄，加上小天体不断轰击地球表面，地幔里的熔融岩浆易于上涌喷出。随同岩浆喷出的还有大量的水蒸气、二氧化碳，这些气体上升到空中并将地球笼罩起来。水蒸气形成云层，产生降雨。经过很长时间的降雨，在原始地壳低洼处，不断积水，形成了最原始的海洋。经过水量和盐分的逐渐增加，以及地质历史的沧桑巨变，原始的海洋才逐渐形成如今的海洋。
　　地球上的水包括大气水、地表水和地下水三大类，总储量约近14亿立方千米，其中，97.9％多为咸水，分布于海洋之中；而淡水，还不到2.1％。其中，占总储量1.43％呈固态水被固结在地球两极冰盖、高山冰川和永久冻土底冰中，占0.6％的地下水埋藏在地壳中，江河湖水及大气圈水等只占全球水总储量的0.055％。参与全球水循环并可逐年更新，保持动态平衡的淡水储量约占全球水总储量的0.5％，可直接利用的淡水量仅占全球水总储量的0.3％左右。
　　由于地球人口不断增加，水污染越来越严重，水的功能逐渐退化，人均淡水占有量逐年减少。
　　世界气象组织于1996年初指出：缺水是全世界面临的紧迫问题；估计到2050年，全球将有46％的城市人口缺水。
　　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、重要性，为争夺水资源引发战争的可能性越来越高。
　　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的3月22日定为“世界水日”。
　　水的理化性质
　　水是氢和氧的化合物，水分子是由二个氢原子和一个氧原子组成的，化学式(H2O)。在常温、常压下，水为无色无味的透明液体。自然界中的纯水很罕见，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。
　　水与地球上的很多物质一样，都有固态、液态和气态三种物质存在形式。但与其它物质不同，水是自然界中唯一一种三态同时并存的物质。自然界中，高山顶部的积雪和极地的冰层都是固体状态的水，海洋、河湖以及沼泽等都由液体状态的水组成，而水分蒸发进入大气则通过气态水的形式进行。正因为如此，地球上不同状态的水才可能互相转换，形成循环。同时，这一转换过程也造就了地球表面各种纷繁复杂的天气和气候现象。
　　水是地球上唯一一种固体密度低于液体密度的物质，它的这一特性对陆地生命来说有着极其重要的意义。如果冰的密度大于液态水的密度，两极的巨大冰川将会全部沉入海底，全球海平面将会升高数百米，绝大部分陆地都将被海水淹没，包括人类在内的陆上生物都将无家可归。
　　水不服从热胀冷缩的规律，水的密度随温度的升高而增加，水的比热高于其他固体和液体的比热。水具有较高的内聚力和表面张力，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。水的蒸发热高，1克水在37℃时完全蒸发：需吸收2260千焦尔或549千卡的热量。对无汗腺动物在热环境条件下，通过呼吸散热，维持正常体温，实为一种有效方法。
　　自然界的水不是以单一水分子的形式存在的，而是由若干水分子通过氢键作用而聚合在一起，形成水分子簇，俗称“水分子团”。在多种作用下，水分子团结构呈现一种动态结合，即不断有水分子加入某水分子团，又有水分子离开该水分子团。水分子团的大小与水的温度、离子浓度、pH值、外界施加的能量都有很大的关系，如电场、磁场、声波、射线、红外线、压力等，它们都会对水分子团结构变化有影响。水在3.98℃时，密度最大。而达到沸点时，仅有少数分子缔合，大部分以单一分子形式存在。水的温度越高，水的分子团越小。当外界影响(能量)撤离并持续一段时间后，由于氢键作用，又可能恢复到原来的分子团结构。
　　一个水分子由二个氢原子和一个氧原子构成，氧原子通过分别与两个氢原子各形成一对共用电子对的方式结合成稳定的分子。但由于共用电子对明显靠近氧原子一侧，导致氧原子附近形成负电荷中心，氢原子附近形成正电荷中心，这种现象称为水分子的极性。水的几乎所有化学性质都与水分子的极性密切相关。
　　水的溶解能力很强，绝大部分无机物以及部分有机物都能被水溶解。我们日常生活中的泡茶、煲汤等行为，就是利用了水的溶解能力。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。
　　动物机体内与细胞和组织中蛋白质结合的水，不能自由移动，即使冷却到－30～－40℃，也不会结冰，但在特定条件下，遇到强冷过程或解冻不慎，则有细胞破裂和动物死亡的危险。
　　水对生命的影响
　　水是任何生物体都不可缺少的重要组成成分。各种生物的含水量有很大的不同。生物体的含水量一般为60％～80％，生活在海中的鱼贝类有42％～85％是水，有些水生生物可达90％以上(如水母、蝌蚪等)。即使是生活在陆地上的植物，水分亦占了50％～75％。而在干旱环境中生长的地衣、卷柏和有些苔藓植物仅含6％左右。同为生物的人类，在我们的身体中水分就占了60％左右。
　　生物的新陈代谢是以水为介质进行的，生物体内营养物质的运输、废物的排除、激素的传递以及生命赖以存在的各种生物化学过程，都必须在水溶液中才能进行，而所有物质也都必须以溶解状态才能进出细胞。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着关键作用。
　　水是植物光合作用制造有机物的原料，它还作为反应物参加植物体内很多生物化学过程。植物从土壤中吸收水分，直接关系到植物蒸腾作用和光合作用的进行。水还可以调节植物表面温度，使植物不被骄阳灼伤。对陆生植物来说，失水是一个严重的问题。植物通过气体交换的失水量，要比动物通过呼吸的失水量大700倍。沙漠中严重缺水，一般只生长仙人掌这种耐旱的植物。苔藓植物只能生长在阴湿的地方，因为它的受精过程离不开水。不同的地方植被分布不同，水量充足的地方植被相对丰富，热带雨林植物种类最多，河边、池塘边水草丰盈。总之，植物的各项生理活动，都必须有水的参与，水是植物生存的物质条件，也是影响植物形 态结构、生长发育、繁殖及种子传播等重要生态因素。
　　水对气候的影响
　　水对气候具有调节作用。大气中的水汽能阻挡60％的地球辐射量，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，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。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。
　　据统计，每年大约有50.5万立方千米的水从海洋表面蒸发到大气中，这其中约90％的水以降水的形式再次返回海洋，其余10％被风带到大陆上空，与陆地表面蒸发的约7.2万立方千米的水汇合，形成大陆每年11.9万立方千米的总降水量。落至地表的11.9万立方千米水中，有4.7万立方千米水通过河流重新流入海洋，其余7.2万立方千米水渗入地下，绝大部分成为地下水，少量被生物体吸收。
　　水循环把水圈中的所有水体联系在一起，它直接涉及到自然界中一系列物理、化学和生物过程。水循环对于人类生存和人类社会的生产活动都有着极其重要的意义。一方面，由于水循环的存在，人类赖以生存的水得到不断更新，成为一种可重复利用的再生性资源；另一方面，水循环也使各个地区的气温、湿度等不断得到调整，有效避免了极端气候现象的出现。
　　大气降水是大多数陆地水体的直接来源，所以，我国东部绝大多数河流的径流与降水量季节变化关系密切，有明显的季节和年际变化；靠雨水补给的河流，其汛期出现的时间与降水量出现的季节一致。在内陆地区，河流主要靠冰川融水补给。所以，河流径流变化与气温变化有直接的相关性，河流的汛期出现在夏季。
　　水对地貌的影响
　　“河流地貌”是我们在自然界中最常见的地貌种类之一。三峡是长江切割巫山而形成的，是河流的侵蚀地貌；崇明岛是长江携带的泥沙在河口堆积而成，是河流的堆积地貌。这两种地貌都是外力作用――流水作用的结果，只不过它们是在不同的条件下形成的地貌。
　　在山区地势较陡，河流或季节性的洪水在山区内水流速度很快，侵蚀作用剧烈，携带着大量砾石和泥沙。但当水流流出谷口时，地势突然变得平缓，水道也变得开阔，因而水流速度变慢，搬运能力减弱，使得水流所携带的泥沙逐渐沉积下来，就形成了洪积一冲积平原。
　　在中下游地区，河流下蚀作用较弱而侧蚀作用较强。由于河道弯曲，使得凹岸侵蚀、凸岸堆积，形成水下堆积体。堆积体的面积逐渐扩大，在枯水季节露出水面，形成河漫滩。当洪水季节到来时，河漫滩被水淹没，继续接受沉积。如果河流改道，河漫滩被废弃。多个被废弃的河漫滩连接在一起，就形成了宽广的河漫滩平原。
　　河流携带着大量的泥沙，当河流入海时，如果人海处水下坡度平缓，河水流速减慢，河流所携带的泥沙就会堆积在河口前方，形成三角洲。若干个三角洲连在一起，便形成了广阔的三角洲平原。
　　“喀斯特地貌”是具有溶蚀力的水，对可溶性岩石进行溶蚀等作用，所形成的地表和地下形态，叫喀斯特地貌，又称岩溶地貌。喀斯特地貌发达的地区，往往奇峰林立，地表水系缺乏，而地下水系比较发达。按形态和规模分为：溶沟和石芽、落水洞、漏斗、溶蚀洼地、岩溶盆地、干谷和盲谷、峰丛、峰林和孤峰等。我国喀斯特地貌分布很广，主要集中在华南和西南，这些地方保留着大面积的热带喀斯特，以峰林、峰丛地貌为主；其次是长江中下游的华中区，喀斯特化程度较弱，以喀斯特丘陵和喀斯特洼地为主；华北地区以喀斯特泉、干谷为主，喀斯特化程度受气候影响，远不及南方明显。
　　“海岸地貌”的形成由构造运动奠定基础。在这基础上，波浪作用、潮汐作用、生物作用及气候因素等，塑造出众多复杂的海岸形态。波浪作用是塑造海岸地貌最活跃的动力因素。海岸在海浪作用下不断地被侵蚀，发育着各种海蚀地貌。主要有海蚀洞、海蚀崖、海蚀平台、海蚀柱等。这类地貌又因海岸物质的组成不同，被侵蚀的速度及地貌发达的程度也有差异。
　　被海浪侵蚀的碎屑物质由沿岸流携带，输入波能较弱的地段堆积，塑造出多种堆积地貌。潮流是泥沙运移的主要营力。当潮流的实际含沙量低于其挟沙能力时，可对海底继续侵蚀；当实际含沙量超过挟沙能力时，部分泥沙便发生堆积。按堆积体形态与海岸的关系及其成因，可分为毗连地貌、自由地貌、封闭地貌、环绕地貌和隔岸地貌。在热带和亚热带海域，可有珊瑚礁海岸；在盐沼植物广布的海湾和潮滩上，可形成红树林海岸。生物的繁殖和新陈代谢，对海岸岩石有一定的分解和破坏作用。在不同的气候带，温度、降水、蒸发、风速不同，海岸风化作用的形式和强度各异，使海岸地貌具有一定的地带性。