“今天你喝水了吗?”这是一个再简单不过的问题。或许你一天不喝水,不会觉得生活中缺少了点什么。但试想一下,没有了水的地球还会如此美丽吗?没有了水的人类还有继续繁衍吗?
在我们的生活中,水就如同空气一样自然地存在着,为我们的生活提供着赖以生存的自然条件,它是如此的重要,而不可或缺;它是如此的变化多端,而美丽无穷。它是如此熟悉,与你天天见面;它又是如此的陌生,总是神秘莫测。现在,就请你跟随着我的笔迹,来领略一番不同寻常的水世界。
水,一个我们异常熟悉的名词,人类因水而生,傍水而居。就是这简单而晶莹剔透的水在自然界和人类的生活中具有举足轻重的地位,缺少了水的地球只是一块巨大的石头,也许永远都不会有生命的存在。
第一节 什么是水
水究竟是什么?它来自何方?怎样在地球上产生?这都是我们读水时最先要了解的知识。
从化学的角度而言,水由两个氢原子、一个氧原子组成的无机物,在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界中,纯水是非常少见的,水中通常都是含有大量酸、碱、盐等物质的溶液,但习惯上,我们仍然把这种水溶液称之为水。如果想要得到纯水,可以把水溶液放到铂或石英等器皿中,经过几次蒸馏就可以获得。当然,这样蒸发得出来的纯水也是相对意义上的,不可能完全没有杂质。
自然界中的水根据硬度可以分为硬水和软水两种。其中,硬度低于8度的水为软水,这种水中不含或含有少量钙、镁化合物;硬度高于17度的水为硬水,其中含有较多的钙镁化合物;介于8~17度之间的水称为中度硬水。水的硬度与我们的生活息息相关,如果硬度过大,会对人体产生很多不利影响:水的硬度过大会影响洗涤剂的效果;锅炉用水硬度高的话不仅浪费燃料,而且会使锅炉内管道局部过热,从而引起管道变形或损坏;硬水加热后会有较多的水垢,所以人长期饮用硬水不利于健康。
饮用水方面可以根据氯化钠的含量,可以分为:淡水、咸水、生物水、天然水、土壤水、地下水、超纯水、纯度极高的水、结晶水等。
水的热稳定性很强,它在日常加热的过程中,只有其中极少的一部分会分解为氢和氧,但是当蒸馏水在通直流电的条件下,就会很快地被分解成氢气和氧气。水还是一种具有很强的内聚力和表面张力的物质。在自然界中,除汞以外,就属水的表面张力大,并且它还能发生较明显的毛细现象和吸附现象。同时,水还是一种理想的溶剂,大多数的化学反应都能在水中进行。因为水有很高的电解常数,很多化合物都易于在水中电解,以离子的形式存在。动物体内水的代谢与电解质的代谢紧密相关。在动物体内酶的作用下,水参与了很多生物化学之间的反应,其中包括水解、水合、氧化还原、有机化合物的合成和细胞的呼吸过程等多种反应。此外,水在胃肠道中担当转运半固状食糜的中间媒介,还是血液、组织液、细胞及分泌物、排泄物等的载体。所以,生物体内各种营养物质的吸收、转运和代谢废物的排出必须溶于水后才能进行。
在自然界中,水是一种可以在液态、气态和固态之间相互转化的物质。人们称固态的水为冰;气态的水为水蒸气。但当水汽的温度达到了374.2℃时,它就不能再通过加压而转化为液态水了。
在生物圈中,水是循环往复的。首先,水从海洋或其他水体中,也可以从动植物体内,蒸发进入空气,凝结为雨、雪、雹等落到地面,一部分又被蒸发返回大气,其余部分成为地面径流或地下径流等,最终回归海洋。大气中的水蒸气大部分是从海洋蒸发而来,有一部分最后又返回海洋。每年,风会将大约3.6万吨的从大海里面蒸发上来的水蒸气刮走,从而最终在地面形成降水。这些降水穿过陆地而径流回海洋。每年,从陆地上蒸发形成的水蒸气有7.1万吨,而降水有10.7万吨,降水主要有以下几种形式:降雨、降雪、冰雹、雾和露水,浓缩的水可以反射阳光形成彩虹。
第二节 无处不在的水
水在地球上是独一无二的物质,哪里有水哪里就有生命。一切生命活动都起源于水。
我们赖以生存的地球就处于水的拥抱之中。从空中来看,地球是个蓝色的星球,其表面71%的部分被水覆盖。在整个地球上,水量大约有 13.6万亿立方米。海洋的水量是13.2万亿立方米,占总水量的97.2%;冰川和冰盖是2500亿立方米,占1.8%;地下水是1300亿立方米,占0.9%;湖泊、内陆海和淡水河是27亿立方米,占0.02%;大气中的水蒸气是1.3亿立方米,占0.001%。海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气中的水构成了地球表层的了水圈。水能侵蚀岩石土壤,冲淤河道,搬运泥沙,营造平原,改变地表形态。由于注入海洋的水带有一定的盐分,加上常年的积累和蒸发作用,海和大洋里的水都是咸水,不能被直接饮用。
水不仅广泛地存在于自然界中,它也是构成人体的重要元素。《红楼梦》里说:“女人是水做的。”这句话一点儿没错。在人体内,65%的体重是水构成的,它们分布在我们的脑髓、血液、肌肉中,甚至坚硬的骨骼中也有它们的存在,它们遍及在人们身体中的每一处。人体缺水时,轻度会引起口干舌燥、皮肤起皱;中度会引起意识不清,产生幻觉;重度就会危及生命。
在农业生产上,水是庄稼的命根子。所有的植物中都含有大量的水分,大约占到80%~95%,当你用手抓植物时,会感到湿漉漉、凉丝丝的,这就是含有水分的缘故。在植物的生长过程中,水为它们输送养分,使植物的枝叶保持婀娜多姿的形态;在光合作用中,水制造有机物;同时,在水分的蒸发过程中,让植物保持稳定的温度,不致被太阳灼伤。人们初步估计了一下,一公斤玉米的成长过程中,需要368公斤的水来浇灌;一公斤棉花的成长过程中,要用648公斤水;一公斤小麦成长的过程中,要用513公斤水;一公斤水稻的成长过程中,需要的水分更是高达1000公斤。和人类一样,植物在生长过程中一旦离开了水,就失去了生命力。
自然界离不开水的滋养,在工业生产中它同样起着重要的作用。在钢铁生产中,要靠水降温来保证生产,要靠水来冷却钢铁,要靠水来收集高温转炉内的部分烟尘;在造纸过程中,制造纸的纸浆原料疏解剂、稀释剂、洗涤剂、运输介质和药物的溶剂,都离不开水,其中制造1吨纸就需要450吨水;在食品制作中,和面、蒸馏、煮沸、腌制、发酵,都需要水的参与;人们日常生活中的酱油、醋、汽水、啤酒,直接就是水的化身。由此可见,水参加着生产中的每一个重要的环节,因此被人们誉之为工业的“血液”。
对于航运业来说,水的作用更加巨大。在古老的年代,人类的祖先发现了水具有浮力。于是,智慧的先人们就用羊皮制成筏子,用木头制成独木舟来渡河,随后出现了利用风势行驶的漂亮的多桅帆船,后来,又制作出能够搭载上千乘客的客轮,航海业才有了今天如此的发展。没有航海业的发展,人类可能还依然束缚于自己世世代代生存繁衍的土地之上,不可能漂洋过海展开对外部世界的探索。在中西文明交流史上,水也充当了文化使者的重要角色,例如明代时期,我国著名的航海家和外交家郑和,率领着巨大的船队先后七次远航,最远的地方曾到过达非洲的索马里地区。在运输方面,水运的客运量、货运量都占了很大的比重,是陆运的很多倍。与此同时,水运的快捷、实惠为繁荣经济做出了巨大的贡献,并造就了天津、上海、香港、纽约、鹿特丹等世界级的大城市。这样,水把世界更紧密地联系在了一起。
水每时每刻都在不停地运动中,在人体里、在农田里、在工厂里,它如同血液一般,使世界充满生机和活力。在自然环境和社会环境中,水都是极为重要并非常活跃的因素。山清水秀、鸟语花香、风调雨顺、五谷丰登,是人类追求和向往的美好生活,是人类辛勤劳动和精心呵护的结晶。这其中的每一项都有水的贡献。水带走了世间的尘埃,还给大自然纯净的空间。但如今江河横溢,陆地行船;赤地千里,禾苗枯槁;水体腐臭,疮痍满目,是我们所不愿意看到的,但这些都是人类过度消耗所造成的环境破坏。这一严重的环境问题时刻围绕着我们,需要我们认真地解决。保护水环境早已成为迫在眉睫的头等大事,珍惜水资源就是人类赖以生存发展的前提条件。
气候需要水的调节。大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%,保护地球不致冷却。海洋和陆地的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便形成了云,云中的水通过降水落下来变成雨,冬天则变成雪。落到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。雨雪等降水活动对气候的形成具有重要的影响。在温带季风性气候中,夏季风带来了丰富的水气,夏秋多雨,而冬春少雨,便形成了明显的干湿两季。此外,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。
我国古人早已把水灵活地运用到农业中。为保证水稻生长环境的湿润,他们在田沿筑起土埂,防止田内雨水流失,从而大大提高了水稻产量。他们还使用桔槔,桔槔是在一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆,当中是支点,末端悬挂一个重物,前端悬挂水桶。当人把水桶放入水中打满水以后,由杠杆末端的重力作用,便能轻易把水提拉至所需处。桔槔早在春秋时期就已相当普及,而且沿用了几千年,是中国古代通用的旧式提水器具。
古代亚述国王在其首都四周种满珍稀植物。为了灌溉这些植物,他修了一条长长的运河,用来从附近的水源处引水灌溉这些植物。
在墨西哥的特诺奇提特兰四周有许多湖,阿兹泰克人在湖中建台田。他们挖出湖里的淤泥铺在田上,再种上作物。阿兹特克人在台田周围挖了沟渠用于灌溉,类似于中国的水田。
以色列虽然位于沙漠之中,但农作物的生长却很茂盛,因为以色列人在作物下方的土中埋有铁管,然后在靠近作物根部处的铁管上打一小孔,滴水灌溉。这种方法既有很好的灌溉效果,又能防止水分蒸发。这就是著名的滴灌法。
在文明的早期,哲学家们开始探讨世界的本原和基质。在世界本原探讨上,水扮演了重要角色。古代西方提出的四元素说中就有水;佛教中的四大元素也有水;中国古代的五行学说中水代表了所有的液体,以及具有流动、润湿、阴柔性质的事物。
在人类的童年时期,对于水兼有养育与毁灭能力、不可捉摸的性情,产生了又爱又怕的感情,并产生了水崇拜。通过赋予水以神的灵性,祈祷水给人类带来安宁、丰收和幸福。中国传统上的龙王就是水的神格化。凡有水域水源处皆有龙王,龙王庙遍及全国各地。祭龙王祈雨是中国传统的信仰习俗。
随着水与人们的日益亲密,水普遍地被运用在日常生活语言中。如,形容人没有出息,或者做事不够好,就会说“你咋这么水啊”,意思就是你很差劲;在网络上,称灌水的网友为水母等。
第三节 人与水的关联
地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生命体的重要组成部分。在人体中,水占体重的三分之二,是维持生命必不可少的物质,人对饮用水还有质量的要求,如果饮用缺少人体必需的元素,或含有某些有害物质,或遭到污染的水,都会影响人体健康。
水是生命的源泉。人对水的需要仅次于氧气。人如果不摄入某一种维生素或矿物质,也许还能继续活几周或带病活上若干年,但人如果没有水,却只能活几天。
民以食为天,食以饮为先。饮食饮食,先“饮”后“食”。水是宏量营养素,没有哪种营养物质能像水一样广泛地参与人体功能构造。人体的每一个器官都含有极其丰富的水,血液和肾脏中的水占83%,心脏为80%,肌肉为76%,脑为75%,肝脏68%,就连骨头中也含有22%的水分。
人们咀嚼食物时需要唾液,消化食物需要胃液、肠液、胆液等,这些消化液绝大部分都是由水组成的。人体在整个新陈代谢过程中,所产生的有毒物质和废物都需要排出体外,如大便、小便、汗液、打喷嚏及呼吸时产生的废物等等,这些过程都需要有水才能进行。人体如果没水,则养分无法吸收和输送,废物不能排出,血液不能运行,体温不能调节,总之,体内的各项生理活动都无法进行。水参与了生物体内所有的生理化学过程,生物体内缺水达一定程度,生命就随之终止,因此说水是生命之源,和阳光、空气一样,是生命不可或缺、最基本、最必需的自然资源。
生命由细胞组成,细胞必须“浸泡于水”才得以成活,干燥是老化的主要表现。现代医学证明,人在胎儿时期体内水占到体重的90%,婴儿是80%以上,成年人是60%~70%,老年便降到60%以下。可见,人老的过程就是失去水分的过程。人可以几天不吃饭,但不可以几天不喝水,人体如果失去体重的15%~20%的水量,生理机能就会停止,继而死亡。众所周知,人体中接近70%的重量为水分,亦即体重为六十公斤的人,水分就占了四十多公斤。如果是婴儿,则在80%以上,在母体的胎儿含水的比例还要更高。老人体内含水量只有50%~60%。由此可见水对人的重要性,人的老化其实就是细胞干燥的过程。当人身体失水20%就会致死,所以每个人正常时需要喝1~1.5升水,补充身体流失的水分。
人的各种生理活动都需要水,如水可溶解各种营养物质,脂肪和蛋白质等要成为悬浮于水中的胶体状态才能被吸收;水在血管、细胞之间川流不息,把氧气和营养物质运送到组织细胞,再把代谢废物排出体外,总之,人的各种代谢和生理活动都离不开水。我们常常是在口干时才喝水,但事实上,这时我们的身体已开始脱水了。这种口干才喝水的不良习惯,会导致我们的身体经常性脱水,久而久之,这种习惯会危害到人体健康。在医学上,脱水征状根据水与电解质流失比例的不同,分三种类型:①高渗性脱水。这种脱水以水的丢失为主,电解质丢失相对较少;②低渗性脱水。这种脱水以电解质丢失为主,水的丢失较少;③等渗性脱水。这种脱水过程中水和电解质按比例丢失,体液渗透压不变,在临床上较为常见。
概括起来讲,水对人体的生理作用主要有以下几个方面:
(1)帮助消化。我们日常所吃的食物,经牙齿的咀嚼和唾液的润湿,再经食道到肠胃,才能完全被消化、吸收。这些过程都需要水分的帮助,如果缺少了水,消化功能便无法顺利进行。
(2)排泄废物。食物经消化和吸收以后所剩余的残渣废物,都是经由出汗、呼吸和大小便而排出体外的。三种排泄方法虽然不同,但都需要水的帮助才能顺利进行。
(3)人体润滑剂。水能滋润皮肤,而皮肤缺水就会变得异常干燥,并失去弹性,显得面容苍老。体内的一些关节囊液、浆膜腔液可使器官之间免于摩擦受损,且能使关节灵活转动。此外,眼泪、唾液也都是相应器官的润滑剂。
(4)调节体温。水与体温的关系非常密切,在炎热季节,环境温度往往高于体温,人就靠出汗使水分蒸发来带走一部分热量,从而降低体温,使人免于中暑;而在天冷时,由于水贮存热量的潜力很大,人体不致因外界温度低而使体温发生明显的波动。
(5)维持细胞。人体由无数的细胞组成,这些细胞的成分大部分是水,运送养分、排泄废物以及循环工作,都是靠水来推动,人体各部分的活动和每一个器官的新陈代谢,也需要水来维持。
(6)水是世界上最廉价、最有治疗效果的药物。矿泉水和电解质水的保健和防病作用是众所周知的。主要是因为水中含有对人体有益的成分。当感冒、发热时,多喝开水能帮助发汗、退热、冲淡血液里细菌所产生的毒素;同时,小便增多,有利于加速毒素的排出。
如果一个人水分摄入不足或水分丢失过多,可引起体内失水亦称为脱水。最好的办法是平时注意适时适地补充水分,否则,身体经常性地、持续性地缺乏水分,新陈代谢就无法顺利进行,身体的功能也会逐渐衰退。人体所需的水分,首先从饮水中获得,其次才从食物中获得。当摄入充足的水分后,血液、淋巴液的循环才会显现良好的状态。这样,既可保证供给身体所需的营养物质,又能够溶解废物,并消除毒素,进而增进内脏功能,皮肤也会滋润、光滑。这对年轻人和小孩的健康是必需的,对老年人则尤为重要。
现在,很多人都知道睡前喝一杯水有助于美容。上床之前,记得喝一杯水,这杯水的美容功效非常大。当你睡着后,这杯水能渗透到你身体的每个细胞里。细胞吸收水分后,皮肤就更娇柔细嫩。而在入浴前喝一杯水能常葆肌肤青春活力。沐浴时的汗量为平常的两倍,体内的新陈代谢加速,喝水可使全身每一个细胞都吸收到水分,创造出光润细柔的肌肤。
由此可见,人体的生命活动可以说是围绕水进行的,水对于人的重要性也在于此,没有水就没有生命。人体的老化就是丧失水分的过程,因此有的老年人为了避免夜晚尿频往往采取下午不喝水的办法,是非常有害的。
人体如果失去15%~20%的水分,生物功能就会停止,人就会死亡。一个人如果是60~70kg的体重,一天不喝水体内就会减少1公斤水,连续10天就会减少10公斤水,如果失去体重15%~20%的量,人就会死亡了。
水是维持生命不能或缺的物质。在日常生活中,人们应注重饮水,尤其是早晨的时候,饮水益处多多,千万不要轻视这一最简便实用而又非常有效的方法。广东人有饮早茶的习惯,老年人有晨起吃白粥习惯,这均能体现晨早多饮水的好处。而且,对于不同的人而言,水还有它不同的作用。
(一)婴儿与水
人们颇爱孩子,婴儿出生后,见到啼哭便给喂奶,唯恐缺营养;然后,奶粉冲得很浓,结果婴儿的胃肠吸收不了,弄巧成拙,使到婴儿的体重不增反降。其实,婴儿初生,母亲应注意多喂白开水,无须加放葡萄糖,婴儿饮水愈多,胃肠消化吸收愈好,体重愈见增加,这是有育儿经验的母亲最易发现的事实。
(二)老年人与水
老年人进食少是常见的现象,晨早起床后,在较短时间内饮入大量开水,使胃部略有胀满的感觉,是个增加老人食量的好方法,但须经常饮用。老人的胃肠功能较弱,灌注较满的水,胃受到压力会引起膨胀和收缩,这使胃获得了良性的运动功能锻炼,因而功能加强。假若持之以恒,便可使老人食量增进。
(三)高血压患者与水
近年西方学者发现,饮水与高血压关系密切。上午九时许是高血压病人发病的高峰时刻,这和人在晚间没有饮水,体内血液浓缩,血液黏稠,血循环出现障碍有关,这会导致高血压、脑溢血、脑血栓、心绞痛、心肌梗塞这些危险病症。如果晨起饮用较大量的开水,使血液稀释,便可避免。老年人晨运之前,须要先饮水才进行活动锻炼,也是这个缘故。
(四)减肥者与水
美国专家罗伯逊博士最近着重倡导饮水减肥。据他的研究成果表明,每日饮水8至12杯,每周便能减肥0.5公斤,他还认为饮冷水最好,因为冷水易为组织吸收,可消耗热量,餐前饮水,便有饱腹感,可减低食欲。冷水还能令血管收缩,减慢脂肪的吸收,这些都是饮水减肥的原理。
(五)便秘者与水
便秘的害处甚多,古代医家葛仙翁曾说:“若要长生,肠中常清。”这话颇有道理。饮水通便是个很好的方法。每早起后畅饮一大杯加盐的冷开水,由于空腹和身体未有活动,水分不易被胃和小肠吸收,会很快进入大肠,既能刺激肠的蠕动,又能将粪便稀释,便于排出体外。水中加盐,是使肠中水分不被吸收之用。
(六)水的特殊保健作用
如果饮用露水和未被空气接触的冷水,具有特殊的保健作用。我国自古代便流传露水可以治病,可以长生的说法。汉武帝筑柏梁台,作承露盘以承露饮服,求以长生。民间传说,观音菩萨手执宝瓶,内贮杨枝甘露,治病扶危,用以济世。这些传说的准确性无法考证。目前,世界各地兴起了饮用露水的潮流,前苏联称之为魔水疗法。生理学家研究认为,露水的确含有某种对人体健康有益的生理活性物质;营养学家则说,露水中含有植物花卉渗透出的某些对人体有益的化学物质,这些研究成果值得在实践中加以验证。
可是过犹不及,再好的东西用得过量都会造带来负面的效果。如果水的摄入量超过肾脏排出的能力,可引起体内水分过多或引起水中毒。水中毒时,可因脑细胞肿胀、脑组织水肿、颅内压增高而引起头痛、恶心、呕吐、记忆力减退等症状,严重者可发生渐进性精神迟钝、恍惚、昏迷、惊厥等,甚至引起死亡。
需要反复强调的是,最初的生命在水中诞生。亿万年前,在极其偶然的情况下,一些物质在水中以某种特定的形式结合在一起,经过雷电轰击或宇宙射线的照射,于是,地球上第一个单细胞生命诞生了。也许,它就是今天我们地球上所有生命的祖先。水是一切生命的基础。水无色,无味,并具很好的渗透力,也是一种很好的媒介及载体,是吸收、储存和传导自然界的能量与共生讯息给生命体的最重要的媒介物质,是生物体内一切物质交换的媒介。
第四节 水质的污染
人们天天都在说保护水资源,可现在的水污染却日益严重。
2002年5月18日,安徽省阜阳市颍州区十里井村一名17岁的少年在村外七里长沟提水时,不慎落入水中,附近工厂的职工和路过此地的数名农民相继跳入水中抢救,结果5人当场死亡,1人在医院抢救时死亡,4人中毒。经过尸检报告和专家分析结果显示,造成这场悲剧的直接原因是:被严重污染的河水中散发出大量硫化氢气体,使提水少年和赶来抢救的人员中毒而窒息死亡。七里长沟无罪,祸首是污染。七里长沟是阜阳市的主要排污沟,城区大部分的工业废水、生活污水由此排入颍河,长期的严重污染使七里沟变成了“害人河”。
人类的活动会使大量的工业、农业和生活废弃物排入水中,使水受到污染。目前,全世界每年约有4200多亿立方米的污水排入江河湖海,污染了5.5万亿立方米的淡水,这相当于全球径流总量的14%以上。
1984年颁布的《中华人民共和国水污染防治法》中为水污染下了明确的定义,即水体因某种物质的介入,而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或者破坏生态环境,造成水质恶化的现象称为水污染。
水污染主要分为两类: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
化学污染就是指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
(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
生物性污染是指病原微生物排入水体后,直接成间接地使人感染或传染各种疾病,其衡量指标主要有大肠菌类指数、细菌总数等。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。这样,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。防止病原微生物对水体的污染也是保护环境、保障人体健康的一大课题。
面对生物性污染,尤其要注意的是工业污水、生活污水与农业污水。
在工业生产过程中要排放出大量废水,其中夹带着许多原料、中间产品或成品,如重金属、有毒化学品、酸、碱、有机物、油类、悬浮物、放射性物质等,这些都会造成污染。重金属离子及其相关有害元素对水体的污染,是水污染中应特别引起重视的部分,最危险的是汞、镉、铬、铝等金属化合物的污染,它们进入人体后造成慢性中毒。
日常生活中排放的污水越来越多,据统计,50%的污水量是家庭排放的,其中含有大量有机物、病原菌和虫卵等。清洁剂等各种各样的化学产品已成为大多数家庭的生活必备品,这些是重要的污染源。所以,我们对化学洗涤剂的使用要适度,长期不当地使用浓度较高的清洁剂,不仅会引发皮肤和神经方面的疾病,排放后还会造成污染。选择洗衣粉也是有讲究的,生活污水中常含有大量的高磷洗衣粉。湖泊被磷污染后形成富营养化,大量藻类生长,从而导致湖内缺氧、细菌繁殖、鱼类死亡,最后湖也成为一片死湖,变成沼泽。
农业上化肥、杀虫剂、除草剂的大量使用,也会污染地表水和地下水,属于“面”污染。
污水、废渣、废油和化学物质源源不断地流入大海。在许多海域,倾倒混有石油的污水是非法的,但这种事仍时有发生,而真正的石油灾难是在巨型油轮泄漏或沉没时发生的。如今,我们设法用化学品使水中石油沉淀以达到清除石油的目的。向海洋倾倒化学和放射性废物的做法已持续多年,但容器总有一天会腐蚀掉,有害物质便会泄漏到海水里。我们对深层水与表层水的循环情况还了解不多,其过程或许比我们以前所想的要快。因此,有害物质就会扩散到生物活动的水层中去。
五百多年以前,人们就认为饮用流经大城市的河水是危险的,而工业化、人口激增以及新的有毒化学品的滥用,使情况愈来愈糟。排污系统和清洁剂的大量铺设和使用,使我们的水道和湖泊中磷酸盐含量日益增高。这种过度营养导致藻类迅猛繁殖,消耗水中的氧,使鱼类死亡,生态系统恶化。由于工业上不妥善处理汞化合物和其他重金属,也造成严重的水污染。汞通过食物链的进程逐渐集中,最后对吃鱼的鸟或人类造成严重的神经损坏。
与地表水一样,地下水也受到了污染的威胁,主要来自于地表或土壤水的下渗,农用氮肥以及垃圾中的油、酚污染着地下水,氮肥中的硝酸盐一旦进入地下,便转变为亚硝酸盐。亚硝酸盐很容易被粮食和蔬菜等农作物吸收,人食用了这些中毒的粮食和蔬菜后,它们就累积在人体内转变成致癌物质。地面植被和湿地的破坏减少了地表水的渗透,从而降低了潜水面。由于城市和工业的过度发展,淡水不断被抽出作为生活和工业用水,然后作为地表污水重新排放,因而导致了潜水面的进一步下降。另一方面,大量频繁的灌溉可以增强渗透作用,使潜水面一直升到地表。而在干旱地区,被水渗透的土地由于异常的蒸发作用,引起地下水中盐类的沉淀,迟早会变成不能耕作的盐碱地。
如今,国家已经针对水污染的问题制定了《中华人民共和国环境保护法》,其中就规定:禁止向一切水域倾倒垃圾、废渣;排放污水必须符合国家规定的标准;禁止船舶向国家规定保护的水域排放含油、含毒物质和其他有害废弃物;严禁使用渗坑等或用稀释办法向地下排放有毒有害废水。我们应当依法办事,有效防治水污染。
水是人类的生命之源、健康之本。水对于生命是如此的重要,饮水就不能不讲究了。专家告诫说,喝水一定要喝干净的水。那么,怎样才是符合健康标准的水呢?专家给出的答案是:祛除水中的有害污染物质;无色无味,甘甜可口;软度、酸碱度适中;含氧量高的小分子水为标准饮用水。
目前,我国大城市自来水的水质虽然已经达到国家标准,但由于输送自来水管道的陈旧及使用高层楼顶储水箱等,造成了自来水的二次污染,使人们的饮用水问题日趋严重。
成人平均每天需喝大约4升水,“水质决定体质”,饮用水质的好坏对人体健康有着十分重要的影响。其中,水中的有毒有害物质会引起人的中毒。有毒物质主要来源于工业废水和农药污染。这些有毒物质直接危害人的健康。难于被人觉察的是,这些有毒物质还会在水生蔬菜或水生生物体内蓄积,人类食用后会造成中毒或慢性中毒。
有机污染物在水中是微量的,但能在人体中积累,危害人体健康。有些有机物能影响人的生殖系统与神经系统,影响后代的成长发育,引起了人们的极大关注。重金属的污染会损害神经系统,还会引起皮肤、口腔等多种疾病、甚至威胁到人的生命。铅、汞、镍对人体神经系统的损害,具体表现到人身上是看得见的:脱头发、白头发、头痛、头晕、手脚麻痹以及贫血等。化学物质的污染如合成洗涤剂、氯、杀虫剂、酚等诱发各种癌变。
自古就有“吞金自尽”的说法,说明人体摄入过量金属会导致死亡。那么,这种长期饮用含有大量重金属元素的水,无异于慢性自杀。这种水真是恐怖的隐形杀手。因此,保护水资源在当代人的生活中是刻不容缓的。
第五节 珍惜水资源
在现代史上,由于人类大规模的经济活动,特别是现代工业的兴起,开始了人类大量使用氢作工业原料和燃料的时代,造成了水的更大消耗,远远超过自然界中水的天然损失,使水资源逐年减少,海洋消退的速度不断加快。
我们先来看一个简单的故事,早在一百年前的北欧,有位生活在海边的人,他根据当时的海平面在岩石上刻了一个记号,并告诉自己的子孙,在一百年后再去看看这个记号,根据看看大海有怎样的变化。一百年后,他的子孙们根据他的话,去查看那个记号。他们发现那个记号离现在的海平面已经有了一米多高的距离,这不是说海平面升高了一米,而是海平面下降了一米。如果按照这样的比例来计算,海洋100年下降1米,那么只需38万年的时间,地球上的海洋就会完全消失,这是一件非常可怕的事情。当然,我们不能仅凭这一个点的记录,来证明地球上海洋消退的速度,但它还是给了人类发出一个警告,那就是:大海确实在消退!而且正在快速消退中!
我国也存在着类似的例子。在我国的西桂林地区,这里的地面就呈现出整体的上升趋势,通过有关科学家门的精确计算,整个桂林的地面上升的幅度为2~10cm/千年,即2000米/亿年。这个速度比之前推算的海洋平均消退速度200米/亿年还快十倍。这种地面上升的现象其实是一种假象,实际上它是海洋下降的表现。事实再次证明了海洋确实在消退中,人类的水资源正在不断的减少过程中。
地球上的沙漠形成至今不到一万年的历史,这与地球亿万年的时间相比是不值一提的。其中,世界上最大的非洲撒哈拉大沙漠,从形成到现在只有六千年的历史,而中国的塔克拉玛干大沙漠,从形成到现在也不到一万年。就在这短暂的时间里,地球上的沙漠、戈壁及沙漠化的土地已占据几千万平方千米的广大面积,约占地球陆地面积的四分之一。沙漠里没有水资源,离开了水人类无法在那里生存下去,而且茫茫沙漠还在不断地扩张中。造成这种扩张除了人类无节制的开垦外,主要原因就是水资源的迅速减少所造成的。
地球上水资源正在迅速减少的现象,在我国还有很多例子。中国的母亲河黄河,在半个多世纪以前,还是二年小涨三年大涨,常常是洪水泛滥成灾,而如今的黄河却如小溪般流淌。甚至在1972年时,黄河还一度出现了断流的现象,上世纪90年代后这种断流的现象更是频繁发生。造成黄河断流的原因,除了上游大量的引水灌溉、无节制的使用水资源以外,主要还是原因水资源本身的迅速减少所造成的。
在哈尔滨,三十年的时间让以前常年水量丰富的松花江水量大减。以前,东北地区降雨比较丰富,一到冬天雪量很大,到处是白茫茫的厚厚的积雪,现在下雪的日子越来越少,雪量也越来越小,很难再能见到厚厚的积雪了。而在内蒙古地区,许多原来风吹草低见牛羊的优良牧场和湖泊的湿地,如今都变成干燥的沙漠与干涸的大地。因为缺少水源,每当春天来临之际,这里就会刮起巨大沙尘暴,并且这些沙尘暴会顺着风力的方向移动,给河北、北京一带造成了巨大的不便。而在我国西北部的青藏高原地区,近年来的降水量也是在逐年的减少中;拥有丰富降水量的长江上游的都江堰地区其降水量也呈逐年减少的趋势。
北京是世界上水资源严重短缺的城市。北京人均的用水量仅占全国平均值的13.8%,在世界120个国家的首都中居百位之后。为缓解北京水资源短缺的现象,早在上个世纪90年代北京的气象专家们就参加了由北京市科协和北京气象学会主持召开的会议,讨论如何缓解水资源不足的问题。在专家们的倡议下,市委市政府最终决定成立北京市人工影响天气领导小组,下设办公机构人工影响天气办公室,负责全市的人工增雨、人工防雹的规划、管理、业务指导、作业实施和科学研究等一系列的增水工作,同时确定要将人工增雨作为长期战略任务。
近年来,我国北方地区水资源量明显减少,其中,黄河、淮河、海河和辽河区最为显着,地表水资源量减少17%,水资源总量减少12%,其中海河区地表水资源量减少41%、水资源总量减少25%。评价同时显示,我国南方地区河川径流量和水资源总量近年来有所增加,增幅接近5%,但水资源相对丰富的南方地区却出现了区域性甚至流域性缺水的现象。
按照2004年人口总量计算,我国人均水资源占有量为2185立方米,不足世界平均水平的三分之一。我国的一些流域,如海河、黄河、淮河流域,人均占有量更低。
以上是中国的缺水现象,世界其他地方的缺水问题也非常严重,其中巴比伦古国变成不毛之地的主要原因,正是当地水资源逐步减少,降雨量越来越小,极度的干旱使昔日肥沃的土地,变成了荒无人烟的沙漠。近年来,非洲大陆的旱灾也日益严重,由于土地的干旱、农作物的缺乏,造成上百万人死于饥渴。纵观全球,水资源逐年减少正在使许多地方的自然生态环境日益恶化,在全球范围中,每年被沙漠吞没的土地约有600万公顷,沙漠及沙漠化的土地,已占据了地球表面陆地面积的四分之一以上,越来越严重地威胁到人类与其他生物的生存与发展。
随着社会经济的发展,人类对水资源的需求量不断增大。本世纪以来,全世界淡水用量增长了8倍,其中农业用水增长了7倍,城市用水增长了12倍,工业用水增长了20倍,而且世界淡水用量以每年 5%的速度递增。目前,世界上大约有90个国家,40%的人口出现缺水危机,30亿人缺乏用水卫生设施,每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年,水危机将蔓延到48个国家,35亿人将为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性被破坏,也将严重威胁人类生存。过去的50年中,由水引发的冲突共507起,其中37起有暴力性质,21起演变为军事冲突。专家警告:随着水资源日益紧缺,水的争夺战将愈演愈烈。
水危机是全世界城市都面临的首要问题,按照现在的发展趋势,到2050年,全球会有46%的城市人口缺水。2006年3月16日,第四届世界水资源论坛在墨西哥开幕。会上,联合国提交了《世界水资源发展报告》,其中就提到:我们已严重改变了全球河流的自然规律。另外一份名为《综合评估世界淡水资源》的联合国研究报告也说到:如果人们继续像现在这样不加节制的话,30年后贫水人口数将达到2/3.
造成缺水的原因还在于饮用水管道损坏严重。在世界上,有60%的饮用水管道蚀损严重,因此流失了大量的水资源。其中菲律宾首都马尼拉市的供水管网的漏耗水量,最为严重时已接近其总供水量的58%;而在管理措施较好的新加坡,也存在着8%的管网漏耗率;美、英两个发达资本主义国家的国管网漏耗率均为12%;而在中国,这一数字是20%。
现在,全世界水资源量前10名的国家为:巴西、俄罗斯、美国、印度尼西亚、加拿大、中国、孟加拉国、印度、委内瑞拉、哥伦比亚;人均水资源量后10名的国家为:科威特、利比亚、新加坡、沙特阿拉伯、约旦、也门共和国、以色列、******、阿尔及利亚、布隆迪;用水量前几名的国家为:中国、美国、印度、巴基斯坦、俄罗斯、日本、乌兹别克斯坦、墨西哥、埃及;人均用水量前几名的国家为:土库曼斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、阿塞拜疆、巴基斯坦、美国、阿富汗;人均年用水量后几名的国家及地区为:所罗门群岛、海地、刚果共和国、赤道几内亚、几内亚比绍、刚果、布隆迪、乌干达、中非共和国、贝宁。
据统计,我国水资源总量为2.8万亿立方米,居世界第六位。人均占有量2340立方米,仅为世界人均占有量的1/4,排在世界第109位,被列为世界13个贫水国家之一。我国640多个城市中,缺水城市300多个,严重缺水城市108个。
地球上水总储量约为13.6万亿立方米,除去海洋等咸水资源外,只有2.5%为淡水。淡水又主要以冰川和深层地下水的形式存在,河流和湖泊中的淡水仅占世界总淡水的0.3%。
毫无疑问,在未来的时间里,淡水资源将变得越来越珍贵,然而,在相当数量的国家和人群里,这个观念尚未真正形成。为让全世界都关心淡水资源短缺的问题,第47届联合国大会确定每年3月22日为世界水日。