第1章 地球是水做的(1 / 3)

“今天你喝水了嗎?”這是一個再簡單不過的問題。或許你一天不喝水,不會覺得生活中缺少了點什麼。但試想一下,沒有了水的地球還會如此美麗嗎?沒有了水的人類還有繼續繁衍嗎?

在我們的生活中,水就如同空氣一樣自然地存在著,為我們的生活提供著乃以生存的自然條件,它是如此的重要,而不可或缺;它是如此的變化多端,而美麗無窮。它是如此熟悉,與你天天見麵;它又是如此的陌生,總是神秘莫測。現在,就請你跟隨著我的筆跡,來領略一番不同尋常的水世界。

水,一個我們異常熟悉的名詞,人類因水而生,傍水而居。就是這簡單而晶瑩剔透的水在自然界和人類的生活中具有舉足輕重的地位,缺少了水的地球隻是一塊巨大的石頭,也許永遠都不會有生命的存在。

第一節 什麼是水

水究竟是什麼?它來自何方?怎樣在地球上產生?這都是我們讀水時最先要了解的知識。

從化學的角度而言,水由兩個氫原子、一個氧原子組成的無機物,在常溫常壓下為無色無味的透明液體。在自然界中,純水是非常少見的,水中通常都是含有大量酸、堿、鹽等物質的溶液,但習慣上,我們仍然把這種水溶液稱之為水。如果想要得到純水,可以把水溶液放到鉑或石英等器皿中,經過幾次蒸餾就可以獲得。當然,這樣蒸發得出來的純水也是相對意義上的,不可能完全沒有雜質。

自然界中的水根據硬度可以分為硬水和軟水兩種。其中,硬度低於8度的水為軟水,這種水中不含或含有少量鈣、鎂化合物;硬度高於17度的水為硬水,其中含有較多的鈣鎂化合物;介於8~17度之間的水稱為中度硬水。水的硬度與我們的生活息息相關,如果硬度過大,會對人體產生很多不利影響:水的硬度過大會影響洗滌劑的效果;鍋爐用水硬度高的話不僅浪費燃料,而且會使鍋爐內管道局部過熱,從而引起管道變形或損壞;硬水加熱後會有較多的水垢,所以人長期飲用硬水不利於健康。

飲用水方麵可以根據氯化鈉的含量,可以分為:淡水、鹹水、生物水、天然水、土壤水、地下水、超純水、純度極高的水、結晶水等。

水的熱穩定性很強,它在日常加熱的過程中,隻有其中極少的一部分會分解為氫和氧,但是當蒸餾水在通直流電的條件下,就會很快地被分解成氫氣和氧氣。水還是一種具有很強的內聚力和表麵張力的物質。在自然界中,除汞以外,就屬水的表麵張力大,並且它還能發生較明顯的毛細現象和吸附現象。同時,水還是一種理想的溶劑,大多數的化學反應都能在水中進行。因為水有很高的電解常數,很多化合物都易於在水中電解,以離子的形式存在。動物體內水的代謝與電解質的代謝緊密相關。在動物體內酶的作用下,水參與了很多生物化學之間的反應,其中包括水解、水合、氧化還原、有機化合物的合成和細胞的呼吸過程等多種反應。此外,水在胃腸道中擔當轉運半固狀食糜的中間媒介,還是血液、組織液、細胞及分泌物、排泄物等的載體。所以,生物體內各種營養物質的吸收、轉運和代謝廢物的排出必須溶於水後才能進行。

在自然界中,水是一種可以在液態、氣態和固態之間相互轉化的物質。人們稱固態的水為冰;氣態的水為水蒸氣。但當水汽的溫度達到了374.2℃時,它就不能再通過加壓而轉化為液態水了。

在生物圈中,水是循環往複的。首先,水從海洋或其他水體中,也可以從動植物體內,蒸發進入空氣,凝結為雨、雪、雹等落到地麵,一部分又被蒸發返回大氣,其餘部分成為地麵徑流或地下徑流等,最終回歸海洋。大氣中的水蒸氣大部分是從海洋蒸發而來,有一部分最後又返回海洋。每年,風會將大約3.6萬噸的從大海裏麵蒸發上來的水蒸氣刮走,從而最終在地麵形成降水。這些降水穿過陸地而徑流回海洋。每年,從陸地上蒸發形成的水蒸氣有7.1萬噸,而降水有10.7萬噸,降水主要有以下幾種形式:降雨、降雪、冰雹、霧和露水,濃縮的水可以反射陽光形成彩虹。

第二節 無處不在的水

水在地球上是獨一無二的物質,哪裏有水哪裏就有生命。一切生命活動都起源於水。

我們賴以生存的地球就處於水的擁抱之中。從空中來看,地球是個藍色的星球,其表麵71%的部分被水覆蓋。在整個地球上,水量大約有 13.6萬億立方米。海洋的水量是13.2萬億立方米,占總水量的97.2%;冰川和冰蓋是2500億立方米,占1.8%;地下水是1300億立方米,占0.9%;湖泊、內陸海和淡水河是27億立方米,占0.02%;大氣中的水蒸氣是1.3億立方米,占0.001%。海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、積雪、地下水和大氣中的水構成了地球表層的了水圈。水能侵蝕岩石土壤,衝淤河道,搬運泥沙,營造平原,改變地表形態。由於注入海洋的水帶有一定的鹽分,加上常年的積累和蒸發作用,海和大洋裏的水都是鹹水,不能被直接飲用。

水不僅廣泛地存在於自然界中,它也是構成人體的重要元素。《紅樓夢》裏說:“女人是水做的。”這句話一點兒沒錯。在人體內,65%的體重是水構成的,它們分布在我們的腦髓、血液、肌肉中,甚至堅硬的骨骼中也有它們的存在,它們遍及在人們身體中的每一處。人體缺水時,輕度會引起口幹舌燥、皮膚起皺;中度會引起意識不清,產生幻覺;重度就會危及生命。

在農業生產上,水是莊稼的命根子。所有的植物中都含有大量的水分,大約占到80%~95%,當你用手抓植物時,會感到濕漉漉、涼絲絲的,這就是含有水分的緣故。在植物的生長過程中,水為它們輸送養分,使植物的枝葉保持婀娜多姿的形態;在光合作用中,水製造有機物;同時,在水分的蒸發過程中,讓植物保持穩定的溫度,不致被太陽灼傷。人們初步估計了一下,一公斤玉米的成長過程中,需要368公斤的水來澆灌;一公斤棉花的成長過程中,要用648公斤水;一公斤小麥成長的過程中,要用513公斤水;一公斤水稻的成長過程中,需要的水分更是高達1000公斤。和人類一樣,植物在生長過程中一旦離開了水,就失去了生命力。

自然界離不開水的滋養,在工業生產中它同樣起著重要的作用。在鋼鐵生產中,要靠水降溫來保證生產,要靠水來冷卻鋼鐵,要靠水來收集高溫轉爐內的部分煙塵;在造紙過程中,製造紙的紙漿原料疏解劑、稀釋劑、洗滌劑、運輸介質和藥物的溶劑,都離不開水,其中製造1噸紙就需要450噸水;在食品製作中,和麵、蒸餾、煮沸、醃製、發酵,都需要水的參與;人們日常生活中的醬油、醋、汽水、啤酒,直接就是水的化身。由此可見,水參加著生產中的每一個重要的環節,因此被人們譽之為工業的“血液”。

對於航運業來說,水的作用更加巨大。在古老的年代,人類的祖先發現了水具有浮力。於是,智慧的先人們就用羊皮製成筏子,用木頭製成獨木舟來渡河,隨後出現了利用風勢行駛的漂亮的多桅帆船,後來,又製作出能夠搭載上千乘客的客輪,航海業才有了今天如此的發展。沒有航海業的發展,人類可能還依然束縛於自己世世代代生存繁衍的土地之上,不可能漂洋過海展開對外部世界的探索。在中西文明交流史上,水也充當了文化使者的重要角色,例如明代時期,我國著名的航海家和外交家鄭和,率領著巨大的船隊先後七次遠航,最遠的地方曾到過達非洲的索馬裏地區。在運輸方麵,水運的客運量、貨運量都占了很大的比重,是陸運的很多倍。與此同時,水運的快捷、實惠為繁榮經濟做出了巨大的貢獻,並造就了天津、上海、香港、紐約、鹿特丹等世界級的大城市。這樣,水把世界更緊密地聯係在了一起。

水每時每刻都在不停地運動中,在人體裏、在農田裏、在工廠裏,它如同血液一般,使世界充滿生機和活力。在自然環境和社會環境中,水都是極為重要並非常活躍的因素。山清水秀、鳥語花香、風調雨順、五穀豐登,是人類追求和向往的美好生活,是人類辛勤勞動和精心嗬護的結晶。這其中的每一項都有水的貢獻。水帶走了世間的塵埃,還給大自然純淨的空間。但如今江河橫溢,陸地行船;赤地千裏,禾苗枯槁;水體腐臭,瘡痍滿目,是我們所不願意看到的,但這些都是人類過度消耗所造成的環境破壞。這一嚴重的環境問題時刻圍繞著我們,需要我們認真地解決。保護水環境早已成為迫在眉睫的頭等大事,珍惜水資源就是人類賴以生存發展的前提條件。

氣候需要水的調節。大氣中的水汽能阻擋地球輻射量的60%,保護地球不致冷卻。海洋和陸地的水體在夏季能吸收和積累熱量,使氣溫不致過高;在冬季則能緩慢地釋放熱量,使氣溫不致過低。海洋和地表中的水蒸發到天空中便形成了雲,雲中的水通過降水落下來變成雨,冬天則變成雪。落到地表上的水滲入地下形成地下水,地下水又從地層裏冒出來,形成泉水,經過小溪、江河彙入大海,形成一個水循環。雨雪等降水活動對氣候的形成具有重要的影響。在溫帶季風性氣候中,夏季風帶來了豐富的水氣,夏秋多雨,而冬春少雨,便形成了明顯的幹濕兩季。此外,由於不同的氣候條件,水還會以冰雹、霧、露水、霜等形態出現並影響氣候和人類的活動。

我國古人早已把水靈活地運用到農業中。為保證水稻生長環境的濕潤,他們在田沿築起土埂,防止田內雨水流失,從而大大提高了水稻產量。他們還使用桔槔,桔槔是在一根豎立的架子上加上一根細長的杠杆,當中是支點,末端懸掛一個重物,前端懸掛水桶。當人把水桶放入水中打滿水以後,由杠杆末端的重力作用,便能輕易把水提拉至所需處。桔槔早在春秋時期就已相當普及,而且沿用了幾千年,是中國古代通用的舊式提水器具。

古代亞述國王在其首都四周種滿珍稀植物。為了灌溉這些植物,他修了一條長長的運河,用來從附近的水源處引水灌溉這些植物。

在墨西哥的特諾奇提特蘭四周有許多湖,阿茲泰克人在湖中建台田。他們挖出湖裏的淤泥鋪在田上,再種上作物。阿茲特克人在台田周圍挖了溝渠用於灌溉,類似於中國的水田。

以色列雖然位於沙漠之中,但農作物的生長卻很茂盛,因為以色列人在作物下方的土中埋有鐵管,然後在靠近作物根部處的鐵管上打一小孔,滴水灌溉。這種方法既有很好的灌溉效果,又能防止水分蒸發。這就是著名的滴灌法。

在文明的早期,哲學家們開始探討世界的本原和基質。在世界本原探討上,水扮演了重要角色。古代西方提出的四元素說中就有水;佛教中的四大元素也有水;中國古代的五行學說中水代表了所有的液體,以及具有流動、潤濕、陰柔性質的事物。

在人類的童年時期,對於水兼有養育與毀滅能力、不可捉摸的性情,產生了又愛又怕的感情,並產生了水崇拜。通過賦予水以神的靈性,祈禱水給人類帶來安寧、豐收和幸福。中國傳統上的龍王就是水的神格化。凡有水域水源處皆有龍王,龍王廟遍及全國各地。祭龍王祈雨是中國傳統的信仰習俗。

隨著水與人們的日益親密,水普遍地被運用在日常生活語言中。如,形容人沒有出息,或者做事不夠好,就會說“你咋這麼水啊”,意思就是你很差勁;在網絡上,稱灌水的網友為水母等。

第三節 人與水的關聯

地球上的生命最初是在水中出現的。水是所有生命體的重要組成部分。在人體中,水占體重的三分之二,是維持生命必不可少的物質,人對飲用水還有質量的要求,如果飲用缺少人體必需的元素,或含有某些有害物質,或遭到汙染的水,都會影響人體健康。

水是生命的源泉。人對水的需要僅次於氧氣。人如果不攝入某一種維生素或礦物質,也許還能繼續活幾周或帶病活上若幹年,但人如果沒有水,卻隻能活幾天。

民以食為天,食以飲為先。飲食飲食,先“飲”後“食”。水是宏量營養素,沒有哪種營養物質能像水一樣廣泛地參與人體功能構造。人體的每一個器官都含有極其豐富的水,血液和腎髒中的水占83%,心髒為80%,肌肉為76%,腦為75%,肝髒68%,就連骨頭中也含有22%的水分。

人們咀嚼食物時需要唾液,消化食物需要胃液、腸液、膽液等,這些消化液絕大部分都是由水組成的。人體在整個新陳代謝過程中,所產生的有毒物質和廢物都需要排出體外,如大便、小便、汗液、打噴嚏及呼吸時產生的廢物等等,這些過程都需要有水才能進行。人體如果沒水,則養分無法吸收和輸送,廢物不能排出,血液不能運行,體溫不能調節,總之,體內的各項生理活動都無法進行。水參與了生物體內所有的生理化學過程,生物體內缺水達一定程度,生命就隨之終止,因此說水是生命之源,和陽光、空氣一樣,是生命不可或缺、最基本、最必需的自然資源。

生命由細胞組成,細胞必須“浸泡於水”才得以成活,幹燥是老化的主要表現。現代醫學證明,人在胎兒時期體內水占到體重的90%,嬰兒是80%以上,成年人是60%~70%,老年便降到60%以下。可見,人老的過程就是失去水分的過程。人可以幾天不吃飯,但不可以幾天不喝水,人體如果失去體重的15%~20%的水量,生理機能就會停止,繼而死亡。眾所周知,人體中接近70%的重量為水分,亦即體重為六十公斤的人,水分就占了四十多公斤。如果是嬰兒,則在80%以上,在母體的胎兒含水的比例還要更高。老人體內含水量隻有50%~60%。由此可見水對人的重要性,人的老化其實就是細胞幹燥的過程。當人身體失水20%就會致死,所以每個人正常時需要喝1~1.5升水,補充身體流失的水分。