水是生命之源

第五章水是生命之源

水是地球上分布最广泛的一种物质，它存在于大气和地壳中，并为动植物生命体的重要组成部分。水是人类维系生命的营养素，它与阳光、空气一样是生命系统的三大要素。在国际上，水已成为世界性的紧缺物资。有人断言，如果石油是20世纪国际争端的因素，那么，水将是21世纪引发战争的导火线。

5.1 水是生命存在和发展的必要条件

自然界原始生命起源于水环境之中。原始大气中的水蒸气及甲烷、氨、氮、氢、二氧化碳等在宇宙射线、紫外线、闪电等高能作用下可合成一系列的有机化合物，这些有机物通过雨水作用，经地表径流，汇入原始海洋，使海洋不仅集聚了大量无机盐类，还含有大量的形形色色的有机化合物，如氨基酸、核苷酸等。它们经过长期的缩合作用或聚合作用等化学进化过程，从有机小分子合成生物大分子，如蛋白质、核酸、类脂、多糖等。生物大分子在单独存在的情况下不可能表现出生命现象，只有当它们在水溶液中互相作用时可聚集形成蛋白质、核酸等多分子体系，才能初步显示出某些生命现象，这种多分子体系就是原始生命的萌芽，再经过不断进化，这些多分子体系逐渐从原始海洋中分离出来，形成一个独立的体系，进行最原始的新陈代谢作用和繁殖过程，即演变为原始生命。非细胞形态的生命不断演变，发展为细胞形态的生命，再由单细胞生物逐渐演化为多细胞生物，直至发展为种类繁多的动植物。可见，水是自然界生命起源的必要条件之一。

生命过程中也同样离不开水。任何生物体大部分是由水组成的，植物体内平均含水量为70％，鱼体内水分为70％一80％，水母身体中水分可达95％，人体平均含水量为50％一60％，其中血液里含水量在90％以上，就连骨头里也含有20％的水分。水在生物体内不是静止的，水是生物体新陈代谢的一种介质，它把生物体的营养过程和新陈代谢过程联系起来，从而维持生物内物质及能量的转化过程。例如植物的光合作用也是在水直接参与下进行的，既制造维持生命所必须的糖类等各种营养物，又为生命提供必要的氧化剂——游离氧。水对动物体还起着散失热量、调节体温的作用。水是生命存在和发展的必要条件。

纯水是一种无嗅无味无色的液体，它以固、液、气三种形态同时存在于地壳表面。

5.1.1 水的化学组成与性质

水是由氢和氧两种元素组成，分子式为H

2

0。氢元素有3种同位素，即氕(音Pie，符号为1H)、氘(音dao，符号为2H，或D，重氢)和氚(音chuan，符号为3H，或T，超重氢)；氧也有3种

同位素(160、170和180)，两种元素各有三种同位素彼此可以组成18种不同成分的水，它们组成了水的家族。但在水家族中，“家

庭”的成员数量不均衡，其中1H

2

160占全部天然水的99．73％。由氕氘氚组成的水各自称为氕水(一般常见的水)、氘水(重水)和

氚水(超重水)。重水(D

2

0)在普通水中只含有0.02％，它的质量比普通水要大一些，密度也大，故有“重水”之称，物理性质与一般水有较大的差别，化学上也有自己的特性。超重氢组成的超重

水(T

2

0)具有放射性，性质与一般水也有所不同，地球上的氚更少，只有7—14千克；氚化水有放射性。

水在某种条件下会分解成两个离子：带正电的H+(H

3

0+)和带负电的OH—(羟基)。这些离子又能与溶解在水中的物质发生分解作用——水解。水与二氧化碳是光合作用的基本物质：

6CO

2+6H

2

0 ------ C

6

H

12

6

+60

2

因为有了光合作用，地球上才有了生命及其存在的条件。

在标准大气压下，水的凝固点是O0C；水的沸点是1OO0C。当水的温度降低至O0C以下时，水分子运动减弱，水就由液态变成固态——冰。当随着温度升高，水分子运动速度加快，以至逸出液面蒸发到空间，变成水蒸气。水蒸气遇冷就会冷凝成液体，这是下雨的原理。

5.1.2 人体中的水

水是维持人体正常生理的重要营养物质之一，它影响体内各种生化反应，又是体内进行生化反应的良好的场所。各种营养物质先溶解于水中，才能运送到身体各个组织器官的细胞中,水的这种箔解作用和运输作用是人体得以进行新陈代谢的强大动力。

人体的70％是由含盐0.9％的水组成，一个成年人如每天得不到2.5～3升的水，就会干渴难忍。人体只要失去1／5的水，在医学上就会产生脱水症状而产生虚脱。一位美国博士精辟地阐述了水对人的作用：“水可以作为强体剂、镇静剂、泻剂、发汗剂、兴奋剂和新陈代谢的促进剂。”

5.1.3 水在工、农业生产中的作用

水不仅为人体生理所需，而且利用它创造很多物质财富，水是“万物之本”，是人类宝贵的自然财富，是工农业生产不可缺少的物质资源。世界上几乎没有一种工业不用水，也找不到有任何一种作物不用水来滋润和灌溉。没有水，工厂就不能开工；没有水，农田就不能耕作；缺少水，经济发展也受到影响；缺少水，人们的日常生活也将受到威胁。

没有水，工农业生产不能发展，社会经济发展就会停滞，人们生活环境将受到威胁。水是人类社会发展的必要条件，水是人类宝贵的自然财富，是工农业生产不可缺少的物质资源。

5.2 水的循环

5.2.1 自然界水的类型

地球上的水在太阳热力作用下，形成巨大的循环系统，按它存在的部位分为大气水、地表水及地下水三种。

地球表面的广大自由水面、潮湿地面、土壤表层和植物叶茎的水分，在太阳辐射能的作用下，以蒸发状态存在于大气中，蒸汽在低层大气中凝结集聚成雾，或在大气中成云，以雨、雪、雹等形成作为大气降水落下。这些进入大气圈的水分统称为大气水或空中水。

降水降到地表，顺着坡度逐渐汇集成集中的水流为河流，积于湖盆凹地的水流为湖泊，最终注入海洋。这些水体水面暴露于地面，称为地表水。

地面以下的各种状态水分称地下水。地下水按水力特征可分为有自由液面的自由地下水和具有压力、能沿裂缝或孔隙上涌的承压地下水，按其埋藏深度又可分浅层地下水和深层地下水。地下水在地层中流动，有时形成地下河流或地下湖泊。

5.2.2 我国的水资源

经专家计算，我国多年平均地表水资源量为27115亿立方米，多年平均地下水资源量为8288亿立方米，扣除重复量，全国多年平均年水资源量为28124亿立方米。中国是世界上用水量最多的国家，1993年全国淡水取用量达5255亿立方米，大约占世界取用量的12％。

我国是一个水资源十分短缺的国家，占世界第六位。人均水资源量仅占世界平均水平的1／4，为全球13个贫水国之一。

中国水资源分配与土地资源分布十分不均：长江流域及其以南地区有全国81.0％的水资源，而土地仅占全国的36.0％，黄河