水質與社會發展第一章第一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.1地球上水的分布第二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.1.1水的起源我國在戰國時代已經有關于陰陽五行的記載。五行即水、火、木、金、土。第一類假說認為，在初始的物質中存在一種H2O分子的原始星云，類似于現在平均含水0.5%的隕石。第二類假說指出在星云凝聚成初始行星，即地球形成后才有形成水的原始元素——氫和氧。第三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.1.2地球水圈的結構第四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三（1）水汽（2）水滴和冰晶1.1.3大氣圈的水第五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三冰雹2005年5月31日下午，一場突如其來的冰雹突襲京城。最大的冰雹尤如雞蛋大小，可以說是幾十年罕見。許多汽車在這次特大的冰雹也遭了殃，車頂被砸得星星點點，許多的自行車棚也被砸得千瘡百孔，場面狼藉。第六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.1.4生物水（1）活質水（2）植物水第七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.1.5地表水（1）河流

洪水期、枯水期、平水期。第八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三（2）湖泊

大多是自然營力（如地質板殼運動）所造成的第九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三（3）沼澤地表經常過濕或有薄層積水，水流異常緩慢，能使植物滋生，土層嚴重潛育化或有泥炭的形成與積累。

第十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三中國最美的沼澤濕地

若爾蓋(藏語意思是牦牛喜歡的地方。)縣位于青藏高原東部邊緣地帶，地處阿壩藏族羌族自治州北部。黃河與長江分水嶺將其劃為東西兩部，東部群山連綿，峰巒疊翠，林濤瀾蕩；西部草原濕地遼闊無際，水草豐茂，牛羊成群，素有“川西北高原的綠洲”之稱。第十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三若爾蓋，宛如一塊鑲嵌在川西北部瑰麗奪目的綠寶石，被國際地質專家稱為“世界上面積最大、最原始、沒有受到人為破壞的最好的高原濕地”。若爾蓋沼澤濕地一望無際、廣袤無垠，是中國最美的濕地大草原。黃河30%多的水量都是由這片濕地提供，有著“地球之腎”美譽，當之無愧地成為母親河的“蓄水池”。第十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.1.6地下水是由于降水和地表水經土壤地層滲透到地面以下而形成。第十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三常見的井水、泉水都是地下水，在巖溶發育地區，地下水還可以形成地下河。第十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三地下水與地表水一樣是人類社會得以生存和發展必不可少的水資源。地下水作為一種資源，主要是從供水的角度來說的。地下水可以長期不間斷地供應一定數量的水，以滿足人類的需求。

例如

美國原蘇聯英國我國生活：33.7％的大中城市主要以地下水作為供水水源，全國有1/3的人口飲用地下水灌溉：在北方，純井灌區占灌溉總面積的20％左右，海河流域在水資源開采總量中一般都是地下水

地下水是重要的水資源

47％的飲用水依靠地下水提供

62％的城市只用地下水作為飲用水源，21％的城市采用地表水和地下水作為飲用水源

30％的飲用水來自地下水第十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三第二節天然水第十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.2.1

天然水的種類（1）降水：降水是指雨、雪、雹水（2）地面水：地面水是降水在地表徑流匯集后形成的水體，包括江河水、湖泊水、水庫水等。（3）地下水：地下水是由于降水和地表水經土壤地層滲透到地面以下而形成的。第十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.2.2

天然水的組成第十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.2.3

天然水的性質（1）碳酸平衡第十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三（2）天然水的堿度和酸度（3）天然水的緩沖能力第二十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.2.4天然水資源的自然屬性（1）流動性：受地心引力的作用，水從高處向低處流動，由此形成河川徑流。河徑流具有一定的能量。（2）隨機性：雖然地球上每年的降水基本上是一個常量，但受氣象水文因素的影響，水資源的產生、運動和形態轉化在時間和空間上呈現出隨機特性。水資源分布存有明顯的時空不均勻性，且差異很大。第二十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三（3）易污染性：外來的污染物進人水體后，隨著水的運動，迅速擴散。雖然水對污染物質有一定的稀釋和自凈能力，但有一定限度。當進人水中的污染物質超過這一限度時，就在水體中存留，并隨著水流動、下滲、沉淀，以及通過生物鏈富集，迅速擴散，影響水的使用功能。江河水體中攜帶的泥沙沉淀后，還會造成河道、湖泊淤積。（4）利害兩重性：天然來水太少，發生干旱災害，水是寶貴的資源；水太多，則造成洪澇災害，危及人類的生命財產和陸生生態系統，損害生態環境。水體污染后，對人類的健康、生活、社會、經濟以及生態環境系統產生很大的負作用。第二十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三第三節地球上水的循環與再生第二十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.3.1水循環的概念地球上各種形態的水在太陽輻射和地心引力的作用下，通過水分蒸發、水汽輸送、凝結降水、下滲以及徑流等環節，不斷地發生相態轉換和周而復始運動的過程，稱為地球上的水循環。第二十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三第二十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三形成水循環的內因是水的物理特性，即水在常溫狀態下的三態轉化，它使水分的轉移與交換成為可能；形成水循環的外因是太陽輻射和地心引力，太陽輻射促使冰雪融化、水分蒸發、空氣流動等，是水循環的原動力，地心引力能保持地球的水分不向宇宙空間散逸，使凝結的水滴、冰晶得以降落地表，并使地面和地下的水由高處向低處流動。此外，外部環境的不同，如海陸分布和地形的差異，也能影響水循環的路徑、規模和強度。第二十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.3.2水循環的分類第二十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.3.3自然循環的分類大循環是指水在大氣圈、水圈、巖石圈之間的循環過程。小循環是指陸地或者海洋本身的水單獨進行循環的過程。第二十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三第二十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三自然循環的作用和意義水循環是地球上最主要的物質循環之一。通過形態的變化，水在地球上起到輸送熱量和調節氣候的作用，對于地球環境的形成、演化和人類生存都有著重大的作用和影響。水循環決定了全球的水量平衡，也決定著一個地區的水資源總量。第三十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三自然循環的周期與意義水體在參與水循環過程中全部水量被更新一次所需的時間稱為水體的更新周期。水體名稱更新周期水體名稱更新周期極地冰蓋世間海洋山地冰川深層地下水湖泊水10000年2650年1600年1400年17年沼澤水土壤水河流水大氣水生物水5年1年16天8天數小時第三十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三水體的更新周期是反映水循環強度的重要指標，也是反映水體水資源可利用率的基本參數。水體更新周期越短，說明其動態交換速度越快，該水體在水資源開發利用中的作用就越大。由于地球上的水處于循環運動之中，從這個意義上說，水是一種世界性的不斷更新的資源，具有“取之不盡”的特點。但是在一定的空間和時間范圍內，水資源又是有限的，如果取用的水量超過更心的數量，就要造成水資源的枯竭，所以不是“用之不竭”的。第三十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.3.4水的社會循環第三十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三水的社會循環第三十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.社會循環的形式良性循環是指對使用后的污廢水，經過收集、處理和處置，使其水質達到國家規定的排放標準后，才排回天然水體的循環方式。或者經過處理，使水質達到某種使用要求后再使用的污水零排放的情況，也屬于良性循環.非良性循環則是對使用后的廢水，不經過處理就直接排入天然水體的循環方式。第三十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三第三十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三糧食和肉食的生產都需要水，如加州一家普通肉牛場生產1公斤漢堡包或牛排的用水量約為20500升。第三十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三第三十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三2.人類活動的影響整個人類都生活在全球及地區水循環聯系的控制之中。如亞馬遜河流域大規模土地利用的變化可能影響美洲大部分地區降雨模式；在中東，由于流域河流上游的超量抽取底下水就使沿海地區產生海水入侵。在阿爾塞一個封閉湖泊流域的上游大量灌溉，致使湖泊入流減少，以致湖泊消亡。第三十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三通過上述事例可見，由于水循環固有的連續性，將會產生連鎖反應，如將對環境處理的不利影響從此處傳輸到彼處，從陸地傳輸到水體；從上游傳輸到下游；從河流流域傳輸到海洋水域。可見水循環的聯系和跨度是很大。第四十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三3.社會循環的控制人類對水的自然循環影響有限，但是對水的社會循環的各個環節都可以施加重大影響。水的社會循環量的多少，使用后廢水的水質與排放量，以及對廢水處理程度等方面，人們都可以控制。因此，人們應盡可能利用自己的影響，使水的社會循環更加有效、合理，使水資源可持續利用，是人類社會得以可持續發展。第四十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三第四節水的基本性質第四十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.4.1水分子的結構水分子模型圖水分子的電子云圖第四十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三氧原子位于中心，兩個氫原子位于歪方匣的一個面的兩個對角，O-H距離0.96?,H-H距離為154?，H—O—H所夾鍵角為104。30′，此鍵角受外界作用影響時會發生變化。由于水分子中氧原子的負電性較強，使得氫原子的質子“裸露”，于是就可以通過氫鍵的形式使1個水分子與4個水分子發生締合相連形成立體空間結構。第四十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.4.2水的化學成分如果按體積比，是含有兩份氫和一份氧；如果按其重量比，則含有11.11%的氫和88.89%的氧。水的氣態所具有的最簡單的化學式為H2O，在液態和固態狀態，則有單分子水H2O、雙分子（H2O）2與多分子水（H2O）n集聚在一起形成分子締合。在天然情況下，實際上是不存在絕對純凈的水。第四十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.4.3水的狀態變化在標準大氣壓力下，水的凝固點是0℃。水的沸點是100℃。水在4攝氏度時密度最大，再冷，反而體積膨脹起來，所以冰比水輕，浮在水面。由于冰的導熱性差，可以保護冰下水層不至于很快冷卻結冰，使水中生物仍能生存，但冰層阻礙大氣中氧氣溶解到水里去，使水中溶解氧得不到補充，如若嚴重缺氧就會使魚類生物死亡。第四十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.4.4水的不可壓縮性質根據實驗資料表明：水在0℃時，每增加一個大氣壓力，體積僅縮小了二萬分之一。如果要把水壓縮使它的體積減少千分之一，便需要增加2076650Pa大氣壓力(相當于21.2kg／cm2的力)。所以，在實際應用時，常把水看作是不可壓縮的流體。第四十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.4.5水的表面張力除了汞以外，水的表面張力最大，在0℃時等于75.49×10-5N／cm；在100℃時等于57.15×10-5N／cm。由于表面張力的作用，水可以在毛細管內沿著管壁上升，即發生水的毛細管作用，由此產生毛細、吸附、濕潤等一系列的界面現象，這種作用對于土壤中水的運動具有很大意義。第四十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.4.6水的溶解和反應能力由于水分子的極性強，容易同其他物質生成氫鍵，產生水合作用的緣故，所以水是優良的溶解劑。特別是，水分子能通過氫鍵與水中的各種無機離子及有機大分子中離子基團相互作用，形成更為復雜的功能性結構，這一點對生物來說水分子的極性十分重要。在溶液中，水本身也參與多種反應，也可以起到催化作用。如鹽類的水解、以及多種氧化物與水反應生成酸和堿，水化物廣泛存在于晶體及溶液中。如明礬的成分？第四十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三第五節水對人類的作用與意義第五十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三地球上一切生命存在的基礎對人的重要性

人體的2/3是水；人體失去10％的水，將難以運動；失去20％的水將導致死亡水是重要的資源(？花錢如流水)水的重要性第五十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三水是生命系統與生命支持系統中最基本、生態系統中最活躍、影響最廣泛的要素。地球上水的來源一直是學術界爭論不休而懸而未決的問題，但水在生命形成與演化中的作用則早已被科學所證實。水飽含于人體，當機體的水量失衡后，輕則影響健康，重則危及生命。1.5.1水在生命形成及演化中的作用第五十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三人體生命活動中的消化、造血、新陳代謝、細胞合成、生殖等生理過程，都是在水參與下進行的。生物從外界環境中吸取養分，通過水把各種養分物質輸送到機體的各個部分，又通過水把代謝物排出體外。1.5.2水的生理作用第五十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.5.2.1溶解消化功能可使水溶性物質以溶解狀態和電解質狀態存在。甚至一些脂肪和蛋白質也能在適當條件下分散于水中，構成乳濁液或膠體溶液。另外，事物進入口腔和胃腸后，依靠消化器官分泌的消化液（包括唾液、胃液、胰液、腸液、膽汁等），才能進行食物消化和吸收。而這些消化液中水的含量高達90%以上。第五十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.5.2.2參與代謝和載體輸送功能水不僅是體內生化反應的媒體介質，還參與體內的氧化、還原、合成、分解等化學反應。通過水把吸收來的營養物質溶解輸送到機體的各個部分，之后有通過水把代謝物收集排出體外。從而維護體內物質及能量的轉化過程及平衡。例如血液運送氧氣、葡糖糖、氨基酸、酶、激素、維生素至全身；把二氧化碳、尿素、尿酸等代謝廢物運往腎臟，隨尿排出。血液中80%是水第五十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.5.2.3調節抑制功能1.調節體溫，保持均衡穩定參與氧化分解釋放熱量，多余熱量以出汗散熱.2.調節體液黏度，改善體液組織的循環.3.調節肌肉張力，保障其正常收縮.例如：損失占體重2-4%的水分時，肌肉強度就會減少21%。4.調節機體的滲透壓和酸堿平衡.第五十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.5.2.4潤滑滋潤功能水的黏度小，可使體內摩擦部位潤滑，減少體腔內臟器官的摩擦，防止損傷，并使器官運動靈活。水還有滋潤功能，使身體細胞經常處于濕潤狀態，保持肌膚豐滿柔軟。滋潤喉嚨，還可維持腺體器官的正常分泌。第五十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.5.2.5稀釋排毒功能水有很好溶解能力，通過腎臟在排泄水的同時可將體內代謝廢物、毒物及食入的多余藥物等一并排出，減少腸道等對毒物的吸收。飲水可使血液中的毒素稀釋，并快速排出體外。另外，人體血液的含水率約為80%，保持體內水量充足可降低血黏度，防止膽固醇等附著在血管壁上，引起血管老化和動脈硬化。第五十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.5.3水的健康功效美國一位醫學博士研究認為“水可以作為強體劑、鎮靜劑、溶劑、發汗劑、興奮劑和新陳代謝促進劑”。他還強調說“水隨有”藥效，但又和藥劑不同，完全無副作用，這是水特有的長處”。俄羅斯學者的研究證實，若能長期經常飲用涼開水，有預防感冒、咽喉炎和某些皮膚病之功效。第五十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.鎮靜功效在心情煩躁、情緒不穩時，悠閑自在地漫漫少量飲水，勝似品好酒，會產生安神鎮靜功效。適量飲水可以顯著緩解因腦部缺血而引起的頭暈，從而減少眩暈或暈倒。2.解熱功效指水能使人體的多余熱量得到降解而趨于正常體溫。例如，感冒發燒時，在吃藥的同時還應多喝開水，不僅可以促進血液循環與凈化，排除血液中的有毒物質，還可增加排汗和排尿，以降低體溫。第六十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三3.急救功效水也是某些疾患的急救方法之一。例如，發生腹瀉時大腸無法吸收水分，水分被大量排出，便會引起體內脫水現象。對于高熱、腹瀉脫水的病人，應該強迫使其飲水，及時補充流失的水量。如能靜脈輸入0.9%的生理鹽水或葡萄糖鹽水，會更快起到有效的治療作用。第六十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三4.伴藥功效不論是中藥還是西藥，也不論是中草湯劑或固、粉狀成藥，服藥必伴服水。這樣才能快速充分發揮藥物的治療作用。即靠水分擴散、溶解并滲濾藥物于體液或血液之中，然后靠水的流動性將起輸送到全身病源、病灶處，最后水將代謝廢物、病原體及多余藥物排出體外。服藥多喝水，以避免藥物緩慢通過，甚至滯留在食道里，由于其化學或機械的刺激，使食道產生炎癥或出血等。第六十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期三1.5.4水作用于健康的過程與途徑水對健康的作用是十分明顯的。天然水必須達到一定的標準才能作為飲用水源。水對人體健康不僅有以上最直接的作用，還通過大氣