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水（英文：water），是由氫、氧兩種元素組成的無機化合物，在常溫常壓下為無色無味的透明液體，分子式為H2O。在自然界，純水是非常罕見的，通常以酸、堿、鹽等物質的溶液形式存在。水是一種可以在液態，氣態和固態之間轉化的物質。固態的水稱為“冰”，氣態的水稱為“水蒸氣”。

水是機體內含量最多的物質，它是維持生命最重要的物質之一，在人和動物體內參與運輸、排泄、交換、調節體溫及各種生物化學反應過程。植物生命活動中，水分直接參與原生質組成、重要的生理生化代謝和基本生理過程。水廣泛存在于宇宙中的各種天體，如行星、衛星、彗星、小行星，只是存在的形態不同。地球上的水資源極其豐富，存在于海洋、湖泊、河流、冰川，以及大氣中的水蒸氣和在地層中的地下水，其中咸水占97.3%。

水在日常生活中作為居民的飲用水，以及用于烹調、洗滌、沖廁、洗澡等。同時，也廣泛應用于工業、農業、食品加工、醫藥、生物化學實驗等行業。水被作為科學標準衡量標準，比如千克、開。水還被用于水力發電、航運、旅游和水上娛樂、防洪、消防、澆灑道路和綠地等。

歷史

起源

水的起源問題是一個與天體起源、太陽系的起源、地球起源和生命起源密切相關的問題，它涉及到天文學、地質學、生物學、物理學和化學。人類無法在時間縱向連貫上科學地說明水在地球上的產生過程，學界尚未統一認識。

關于地球上水的來源，有兩大說法：自源說和外源說。

自源說

自源說認為地球的水來自于地球本身。對地球的起源，比較科學的看法是：原始太陽是由彌漫的冷固體微粒和氣體聚集體演化而來。星際塵埃云團——原始地球，絕大部分是氣體，沒有水。在原始地球大氣中主要是氫和氦，其中氫占63.5%，氦占34.9%。

地球在形成的早期，一方面星云凝聚，另一方面氣體固體物質又分開，形成原始大氣，并向空中擴散，由于早期地球內部摩擦，隕石撞擊，放射性升溫，各種元素經歷了不同的歷程，按化學活動性和物理性質不同，在相互接觸中實現著元素的重新分配和組合，重的元素，如鐵、，集積地心，密度小的依次從內向外分布，分為地核、地幔、地殼，輕的氫、甲烷、氧、氦等形成包圍在外圍的次生大氣圈。在重力收縮時，密度增大，溫度升高，各元素又相互化合，生成各種化合物——礦物。氫和氧形成結合水，含在礦石、溶巖中。與此同時，較輕的活潑氣體，相互作用，生成化合物。其中原始地球大氣中氫和氧在太陽輻射和雷電作用下生成水，并且不斷地有從地球內部噴出的揮發物補給次生大氣。

由原生水到今天的水經過漫長的變化和復雜的過程，水質和水量都發生很大變化，地球形成初期，地表上的原生水量比今天要少得多，估計在35億年前，大約只有今天的1/10。當時地球上陸地面積大，溶巖中含水多，在幾十億年的地質變化中，由于放射熱能再度使地球內部增溫，致使火山噴發，釋放出巖石中的水分，地表水不斷增多。這些水汽隨地球內噴出的熱氣流飛散太空，到一定程度時，開始冷卻，凝結成水下落。但是，當時地面溫度高于100°C，水在半空又被蒸發，地球繼續冷卻，當溫度低100℃時，才落到地上，出現了江河湖泊水體，最后會聚地球低洼處，形成原始海洋。在原始海洋中含有較多的鹽酸和二氧化碳，所以早期海洋的水是酸性的，缺氧的熱洋。

地球巖石礦物中也含有結晶水和晶格水。結晶水是作物水合物分子組成部分的水，例如五水硫酸銅中的水。晶格水是礦物的晶體格架里面摻雜的少量的H2O水分子。在合適的條件下，這些巖石中的水就會被釋放出來。

不過，更大量的水存在于地幔中。澳大利亞地球科學家泰德·凌武德發現了以他的名字命名的尖晶橄欖石，這種礦物質的1.5%是由水分子構成的。在凌武德發表的一篇報告中提到，地幔的過渡層，即“三明治夾層”內具備超高壓、超高溫等條件，因此那里富含鉆石，也符合尖晶橄欖石這種礦物質的產生條件。

外源說

外源說認為地球的水來自外空：彗星、隕石和太陽風。

碰撞到地球的彗星、降落到地球的石隕石，其成分含有一定量的水，一般為0.5%到5%，有的高達10%以上。其中碳質球粒隕石含水更多。球粒隕石是太陽系中最常見的一種隕石，大約占所有隕石總數的86%。降落到地球的隕石把水分帶到了地球。另一種外源說認為太陽風到達地球大氣圈上層，帶來大量的氫核、碳核、氧核等原子核，這些原子核與大氣圈中的電子結合成氫原子、碳、氧原子等。再通過不同的化學反應變成水分子，據估計，在地球大氣的高層，每年幾乎產生1.5噸這種“宇宙水”。然后，這種水以雨、雪的形式落到地球上。

但太陽風形成的水是如此少，在地球45億年生命史中，也不過形成67.5億噸水，與現今地球表面的水貯量（包括液態水、固態冰雪和氣態水汽）1.3860×1010億噸相比，不過九牛一毛。這也說明地球的水還是以自源為主。看來地球的水既有自源的，也有外源的，但以自源為主要來源。

研究

地球上液態水形成大約在35～38億年之間，到15～20億年前有了現代海洋的特點。

1781年英國科學家亨利·卡文迪許確認氫氣在氧氣里燃燒生成水。1787年法國科學家安托萬-洛朗·德·拉瓦錫通過電解水的實驗知道水是由氫、氧兩種元素組成，并且又測得了電解出來的氫氣和氧氣的體積比為2，根據氫氣、氧氣的密度、原子量，計算得出水分子是由兩個氫原子和一個氧原子組成，將水分子式寫成H?O。

詞源

水“液態水”一詞，來自古英語w?ter，源自日耳曼語，也源于古撒克遜瓦塔（watar）、古高地德語瓦扎爾（wazzar）、哥特式瓦塔（watō）、古教會斯拉夫語voda；與希臘hudor有關。

性質

物理性質

純凈的水是無色、無味、無臭的透明液體。深層天然水呈藍綠色，溶解了氧氣和某些鹽類，有甜味。水的特性包括沸點高、蒸發熱大、熱容高，會發生反常膨脹，是良好溶劑，能不斷發生締合等。

沸點、冰點、三相點、臨界點

水在1 atm（101 kPa），溫度在0℃以下為固體，0℃為水的冰點。從0~100℃之間為液體，100℃以上為氣體，100℃為水的沸點。三相點的壓力p=0.61 kPa，溫度T=0.00989℃（即273.16 K）。

水處于為臨界點（critical point）時，有許多奇異的性質。首先該點的汽化潛熱為零，液態氣態轉變時主要狀態參數都不變，但還有很多參數有突變；其次壓力高于臨界點時液態氣態相互轉變是連續的漸變，溫度高于臨界點時均為氣態。水的臨界點參數為：pc=22.064MPa、tc=373.99℃、vc=0.003106m3/kg、hc=2085.9kJ/kg、sc=4.4092kJ/(千克K)。

密度

在1 atm（101 kPa），溫度為4℃（精確的溫度為3.983035℃）時，水的密度為最大，為1 g/cm3（精確的密度為0.9999749 g/cm3），當溫度低于或高于4℃時，其密度均小于1 g/cm3。水和冰的體積與溫度的關系有一定的規律，0℃時體積最大，4℃時體積最小，4℃以上隨溫度增高體積變大。

熱物理性質

水的蒸發熱為40.66 kJ/摩爾，比其他等電子氫化物都高。在氧、氮族和鹵族元素氫化中，蒸發熱都隨分子量增加而升高，其中水、氨和氟化物的蒸發熱則反常的高，尤其是水。

冰的溫度每降低1℃，其熔化熱大約減少2.09 J/g，如冰在0℃時，熔化熱為334.9 J/g；而在-7℃時，只有301.5 J/g。

水的汽化熱隨溫度的升高而減小，例如，水在0℃時，汽化熱為2499.5 J/g（0°C的冰變成水汽的汽化熱為2792.6 J/g）；而在100℃時為2256.7 J/g。溫度為374℃時，汽化熱為零。這就是說，這時的蒸汽不再含液態水，叫干熱蒸汽。

水的比熱規定為16℃時1克水的熱容量，其值為4.18 J/(g·℃)。水的比熱與溫度不成正比關系。水在25℃和50℃時的比熱相同，為4.1784 J/(g·℃)。在所有液態和固態物質中，水的比熱最大。這是因為水中存在締合分子，當水受熱時，要消耗相當多的熱量使締合分子離解，然后才使水的溫度升高。

磁性

水在20℃時的磁化率為7.20×10-7 cm3/摩爾。普通水經磁場處理后，表現出一些特有的物理性質，而化學性質不變。磁場對水的作用和發電機原理相似，磁場相當于定子，運動的水分子和離子相當于轉子。例如，水以0.1～1.5米/秒的速度在磁場強度為400～5600安/米的磁場中切割磁力線運動時，水分子的磁矩重新排列，按外磁場方向取向，并且使水分子長鍵斷裂，形成短鍵結合。溶解在水中的離子受磁場感應而發生形變，減弱反磁性離子的水化作用，增大順磁性離子的水化作用，靜電引力狀態發生變化，離子比較容易從磁化水向非磁化水方面流移；改變結晶條件，影響水垢形成。

地球是一個天然磁體，赤道上水平磁場強度為0.31安/米；地球又是一個水球和大部分由水組成的有生命存在的球體，磁場對水的影響，必然引起磁場對生命的影響。即地磁場變化引起生物體內水分子的磁化作用。

極性

水分子是由兩個氫原子和一個氧原子組成的，由于在水分子中正負電荷的中心是不重合的，因此水分子是極性分子。與負電性元素形成氫鍵的能力是水分子極性的重要體現之一，它一方面影響到液態水的結構，一方面還影響到水與固體物料的作用方式。

由于其極性，液態或固態的水分子可以與相鄰分子形成多達四個氫鍵。氫鍵的強度大約是大多數液體中分子相互吸引的范德華力的十倍。這就是為什么水的熔點和沸點遠高于其他類似化合物（如硫化氫）的熔點和熔點和沸點的原因。它們還解釋了其異常高的比熱容、熔化熱、蒸發熱和熱導率（0.561~0.679 W/(m·K)）。

溶解性

水極溶于乙醇、甲醇、丙酮；難溶于鹵代烷烴、脂肪烴和芳香烴、醚類。水可溶解幾乎所有接觸的固體或氣體。

由于水存在極性，水是一種良好的溶劑。當離子或極性化合物進入水中，就會被水分子立刻包圍。水的相對分子質量使一個溶質分子可以被多個水分子包圍。偶極中偏負電的部分受溶質中的正電部分吸引，而偶極中的正電部分則反之亦然。一般來說，離子，分子和極性分子諸如酸、酒精和鹽類比較容易溶解在水中，而非極性分子如脂類、油等有機化合物在水中由于范德華力作用而聚集。

黏度

水是一種最常見的牛頓流體，水的黏度是溫度的函數，在20℃時為0.001 Pa·s，溫度每增高1℃，水的黏度大約降低2%。

表面張力

在除了汞以外的所有液體中，水具有最高的表面張力，這與水分子的強極性有關。像大多數液體一樣，水的表面張力隨溫度的升高而下降。水在20℃時的表面張力為0.07288 N/m。

電阻率

純水的導電性很差，但水是一種很好的溶劑，它能溶解大多數鹽類從而變成導電溶液。因此，水的導電性與其離子濃度有密切關系。此外，溫度的變化對其導電性也有影響。理論上“絕對水"在25℃時的最大電阻率為18.3×108Ω·m。

電導率

不同類型的水有不同的電導率。新鮮蒸餾水的電導率為0.5～2 μS/cm，但放置一段時間后，因吸收了CO2，電導率增加到2~4 μS/cm；超純水的電導率小于0.1 μS/cm；天然水的電導率多在50～500 μS/cm之間，礦化水可達500~1000 μS/cm；含酸、堿、鹽的工業廢水電導率往往超過10000 μS/cm；海水的電導率約為30000 μS/cm。天然水的電導率與其所含無機酸、堿、鹽的量有一定關系。當它們濃度較低時，電導率隨濃度的增大而增大，因此，該指標常用于推測水中離子的總濃度或含鹽量。

不可壓縮性

水很難被壓縮，因為水具有像固體一樣的分子間距，水的壓縮率很小，體積壓縮系數為4.74×10-10 m3/N。

化學性質

pH值

水的pH值為7.0，超純水在一級水、二級水的純度下，難以測定其真實的pH，三級水的pH值為5.0~7.5。

氧化還原反應

水分子在通常狀況下是很穩定的，但是在高溫（≥2000℃）或電流的作用下，水能分解成氫氣和氧氣。

水在常溫下可以和一些化學性質較活潑的金屬，如鉀、鈉、鈣等進行反應，從水中置換出氫氣。

水與某些非金屬也能反應，如水和氧化鈣（生石灰）反應生成氫氧化鈣（氫氧化鈣）。水和非金屬單質發生反應：

水能夠和氧化物發生反應，生成堿或酸：

水能夠輔助生成酸式鹽：

水能夠和過氧化物、超氧化物反應，生成氧氣：

水能夠和有機化合物、無機鹽發生水解反應：

一般情況下是可逆反應，但是由于水解吸熱，所以加熱能夠促進水解。在加熱條件下，上述反應能夠進行完全。

水在電解或光照情況下，發生分解：

水的電離

水是一種很弱的電解質，它也能電離：

水溶液中的離子都是以水合離子狀態存在的，水電離出的氫離子和氫氧根也是水合離子。水合氫離子可以用H9O4+表示，通常可簡寫為H3O+。

應用

飲用水

常見的飲用水包括，普通飲用水（自然界可以飲用的水為“淡水”，即河流、湖泊、泉水或地下水；日常飲用的水均來自這些水源，經過過濾、消毒后通過管道輸送到用戶，即為“自來水”）、礦泉水（從地下深處自然涌出的或經鉆井采集的，含有一定量的礦物質、微量元素或其他成分，在一定區域未受污染并采取預防措施避免污染的水）、純凈水（以直接來源于地表、地下或公共供水系統的水為水源，經適當的水凈化加工方法，制成的不含任何食品添加劑的制品）等。

工農業用水

農業用水

農業用水，包括農業、牧業、林業、漁業等部門以及農村人畜生活飲用水等。農業灌溉用水是農業用水的主體。它是通過蓄水、引水、提水、地下抽水等工程設施輸送給農田、林地、牧地以滿足農作物等需水要求的水量。它受當地氣候、地理條件的影響，并直接與作物品種、組成、灌溉方式、灌溉面積、灌溉定額、技術、管理水平，土壤、水源及工程設施等具體條件有關，影響因素十分復雜。農業灌溉用水量的多少主要受到灌濺面積、灌溉定額及渠系有效利用系數的控制。

工業用水

工業用水，是指工礦企業在生產過程中用于制造、加工、冷卻、空調、凈化、洗滌及其它工業生產中的用水。水在工業生產中有多種用途，它是傳遞熱量的介質，是工藝過程的溶劑、洗滌劑、吸收劑、萃取劑，也是用做生產原料或反應物質的反應介質。按工業用水在生產中所起的作用可分為冷卻水、空調水、工藝水及其他用水；按工業用水過程可分為總用水、取用水、排放水、耗用水、重復用水；按水源分類，工業用水則包括：河水、地下水、自來水、海水和再生水。按照行業進行分類，可分為鋼鐵行業、醫藥行業、造紙行業、火力發電行業等。在整個城市用水中，工業用水不僅比重大，而且用水集中。工業用水是全球水資源利用的一個重要組成部分。工業用水取水量約為全球總取水量的1/4。工業用水量的多少取決于各類工業的生產方式、用水管理水平、設備水平和自然條件等，同時取決于各國的工業化水平。

食品加工用水

水在食品加工中最重要的作用是作為原料。此外，水作為溶劑可以溶解很多物質，起到綜合風味的作用，這些物質包括營養物質、風味物質甚至異味和有害物質等。浸漲是高分子化合物干凝膠如淀粉、蛋白質等在水中浸泡引起體積增大的現象，浸漲后的物質比其在浸漲前更容易受熱、酸、堿和酶的作用，所以更容易被人體消化吸收。水是食品理想的傳熱介質，在加熱時，受熱水分子的運動很劇烈，可以通過水分子的運動和對原料的撞擊傳遞熱量。水的反應介質作用，是指水能使其他物質在其中發生反應的作用。有時水還作為反應物質參與反應的進行，如水解反應、氨反應以及面團的發酵等。

日常生活用水

日常生活用水，包括居民生活用水和公共建筑用水，前者指城市中居民的烹調、洗滌、沖廁、洗澡等日常生活用水，后者則包括娛樂場所、賓館、浴室、商業、學校和機關辦公樓等用水。

其他

生物和化學實驗室用水的原水應為飲用水或適當純度的水，一般可分為一級水、二級水和三級水三個級別。在實驗過程中，應根據實際工作的需要，選用適當純度的水。

醫藥上常用的水可分飲用水及純水兩類，飲用水主要用于某些原料藥品的生產工藝中，往往也是生產醫藥用純水的原料水。醫藥用純水又可分精制水、注射用水、滅菌注射用水等。

國際計量大會規定選擇純水的三相點作為標準溫度點，并嚴格定義它的溫度為273.16 K，還定義水的三相點溫度的1/273.16為“1 K”。熱力學溫度的單位開爾文（K）現在是國際單位制中七個基本單位之一。攝氏度規定冰水混合物的溫度為0℃；一標準大氣壓下沸水的溫度為100 ℃；把0℃和100℃之間分成100等份，每份為1攝氏度，攝氏度的符號是℃。

在國際千克原器出現之前，質量單位千克的定義為：1立方分米的水在最大密度（4℃）時的質量為1千克。

水還被用于水力發電、航運、旅游和水上娛樂、防洪、消防、澆灑道路和綠地等。

生理作用

水是機體內含量最多的物質，它是維持生命最重要的物質之一。人和動物體內各種生命現象幾乎全部在水中進行，包括運輸、排泄、交換、調節體溫及各種生物化學反應過程。植物生命活動中，水分直接參與原生質組成、重要的生理生化代謝和基本生理過程。

人體

水的需要量

人體對水分的需要量因環境中溫度，濕度的變化，工種及勞動強度等不同而有很大的差別。人體為了調節體溫、排出代謝廢物及維持體內環境的穩定，需要足夠的水分供應。水分的來源絕大部分依靠飲水及食物中所含的水，經胃腸道吸收進入體內；僅少量水分由體內代謝過程所產生（通常稱為內生水、氧化水或代謝水）。水的排出途徑有腎臟、皮膚、肺道、消化道。通常正常人在無明顯出汗的情況下，每日排出的水分應在2500 mL左右，最低不應少于1500 mL。

水在體內的分布

體內各組織的含水量并不相同，代謝越活躍的組織含水量越高；穩定而代謝不活躍的組織含水量低。其中含水量最多的組織為腦脊液、血液，含水量最少的組織為骨骼和牙齒的釉質。另外，人體內含水量與人的年齡、胖瘦、性別有關。年齡越小，體內水分含量越高；瘦人體內所含脂肪少，水分含量就高；反之，胖人含脂肪多，體內所含水分就低；同齡的女性體內的脂肪比男性多，含水量比男性低。由下表中可見脂肪含水量為25%~30%，而肌肉含水量為76%。因此肥胖者的含水量較體瘦者或肌肉發達者為少，一般臨床粗略估計或計算人體含水量約占體重的60%。

水的生理功能

水在維持組織器官一定的形狀、硬度和彈性上起重要作用。體內的水除一部分以自由狀態存在外，大部分以與蛋白質、黏多糖等相結合的形式存在。因此，體內某些組織含水量雖多（如心臟含水約79%），但仍具有堅實的形狀。

水能維持產熱與散熱的平衡，1g水在37℃完全蒸發時需要吸收2407J熱量，所以蒸發少量的汗就能散發大量的熱。水的流動性大，能隨血液迅速均勻分布全身。由于水具有這些特性，故有利于體溫的調節。

水是生物體內的良好溶劑，很多化合物都能溶解或分散于水中，是攝入人體內的各種營養物質的載體，這是體內生化反應得以進行的重要條件，沒有水，其他營養物質就像干涸河床上的泥沙，失去了它們的功能。另外，水的介電常數高，有促進體內化合物解離和促進化學反應進行的作用。水還能直接參與體內的水解和水合等反應。此外，溶解與分散于水中的所有物質，可通過血液循環而運輸。可見，水具有重要的運輸作用。

淚液、唾液、關節囊的滑液、胸膜腔和腹膜腔的漿液等對于所在部位生理功能起到潤滑作用，如防止眼球干燥有利于眼球轉動，保持口腔和咽部濕潤有利于吞咽、關節轉動及減少組織間的摩擦等。

水生生物

世界上的水域中充滿著各種各樣的生物。光是海洋里就有超過13萬種的魚，另有8400種魚棲息于淡水中，更有少數的特殊物種，例如鮭和鰻鱺，能往來于這兩種環境之間。水生動物也包括麗文蛤和螺等軟體動物門，以及蟹和龍蝦等甲殼亞門，還有多種哺乳動物、爬行綱和鳥類。在水體中還生長著其他水生生物，主要有浮游植物、浮游動物、底棲動物、附生藻類、微生物和高等水生植物等。

如果天然水域環境惡化，富營養化、湖底淤積會造成魚類和浮游生物以及底棲動物的多樣性下降、水生植被衰退，魚類的生長速度減緩、魚類繁殖區域縮小、魚類小型化加劇。同時，水溫是水生生態系統一個重要水質指標，能對水生生物個體﹑種群、群落、生態系統等在不同層次上產生影響，影響水體化學反應速率、溶解氧（DO）含量、水生動植物的生長及死亡。水溫變暖還可能間接導致水體營養鹽負荷增加（特別是磷），促進藻類大量繁殖，影響生物功能及水質，引起氣候誘導富營養化。水溫升高對湖泊水質和生態系統具有重要的影響，它直接影響物種及棲息地分布；影響水生動植物的新陳代謝及污染物的毒性，高緯度地區湖泊的冰凍期也將發生變化。

其他生物體

植物

水是植物生命的源泉。水的生理作用是指植物生命活動所需要的水分直接參與原生質組成、重要的生理生化代謝和基本生理過程，可以概括為以下幾個方面：原生質的主要組分；直接參與植物體內重要的代謝過程；光合作用的反應底物之一；許多生化反應的良好介質；使植物保持固有的姿態；細胞的分裂和延伸生長的需要。

動物

水在動物體內的作用與人體類似：是動物集團的主要組成成分；是一種理想的溶劑；一切化學反應的介質；調節體溫；潤滑作用。

飲水量建議

人體每日需水量包括飲水量，需水量的來源除水以外，還包括飲料、食物和身體少量代謝水。平均每日攝入的水均有20%~50%來自食物，其余75%~80%來自水和飲料。一個成年人每天消耗2400kcal的能量需要大約2.4L的水（大約10杯）。《中國居民膳食指南（2022）》中建議足量飲水，少量多次。在溫和氣候條件下，低身體活動水平成年男性每天需要喝水1700 mL，成年女性每天需要喝水1500 mL。推薦喝白水或茶水，少喝或不喝含糖例料，不用飲料代替白水。各國對居民飲水推薦量各不相同，下表為中國營養學會、歐洲食品安全局和美國國家科學院醫學研究所列出的各種人群水的推薦量。

脫水會對人的生理和心理功能造成不良影響，是導致某些疾病或使某些疾病惡化的原因之一。人體水分的分布分為細胞內水和細胞外水，脫水最主要的原因是細胞內水分的缺乏。隨著機體內水分的流失的增加，脫水的癥狀越來越明顯。當人們感到口干，并且長期補水不足，會對健康有一定的影響。機體為了維持心排量來維持正常的血液循環。如果血液量降低，人的身體增加心率和血壓使得血液能夠流動到各個器官和組織。這就是輕微脫水時，機體產生的應對機制。當脫水嚴重時，身體的水分進一步降低，大腦和一些組織得到的血量降低。如果再不進行補液，導致昏迷、組織器官損壞，最終引起死亡。

引水過多也會對人體造成危害。當攝入的水量過大，會沖淡人體中的電解質濃度，使得電解質失衡；另外喝水過多會沖淡胃液的分泌作用，使人感到惡心；過量的水會降低各組織細胞新陳代謝能力，并增加腎臟的負擔。夏天大量出汗，人們喝了過量的水，使得血液濃度產生變化，血鈉含量降低，導致四肢酸軟無力。此外，喝水過量會引起胃炎、腸痙攣、疲勞、眩暈和消化不良等，增加心臟等器官的負擔。一旦心臟和腎臟等器官超負荷時間久了，就會造成心肌肥大、腎水腫、內臟下垂、手腳冰涼等現象。

分布與儲量

宇宙

從地球上水存在的共同規律考慮，其他天體上肯定也有水存在，只是水存在的形式和數量不同而已。從宇宙塵到石隕石的宇宙顆粒和“天石”都含有水分子形式的化學結合水和物理結合水，也含有氫氧根OH-和水合離子H3O+。

太陽系的其他天體，行星、衛星、彗星、小行星從它們的形成來看也應含有水和水合物，因為它們都誕生在星云的氣團中，只是在繞中心太陽旋轉時，它們在星云氣團不同部位凝聚收縮形成不同形態的天體，既然它們與地球同出一胎，當然它們也應該含有水（化學結合物）。

水星離太陽太近，向陽面的平均溫度330℃，夜間低到-120℃以下，不可能有液態水存在，但在水星表面下10厘米處有一個不依晝夜更替的30℃的恒溫帶，可能有水存在，在水星內部，可能有液態水和高溫、高壓下的超臨界狀態的水，這些地下水可以在清晨的明暗交界帶上產生，當太陽出來后，水便離解為氫和氧。

美國的“水手-5”號及蘇聯的“金星-4號”研究金星大氣和表面介電常數，推斷金星沒有大的水域。1974年“金星10號”資料指出，金星大氣中也可能有水循環，金星的巖石中含有水是確切無疑的，而且表面之下深處水量還較豐富。

月球是地球的衛星，稀薄的“大氣”中沒有水。1985年科茲廖夫第一次發現了月球上“火山”噴出，表明月球內部溫度高，有熔巖，含有水分，物理結合水和化學結合水分解成自由水。一般認為月球巖石含水量為2%～3%。

火星的大氣中二氧化碳占90%，有部分霧狀冰層形式的水汽凝結物，火星大氣密度小，水汽蒸發比地球上要快10倍之多，并且直接升華。一般也在晝夜交替的明暗帶上變化明顯，夜來上霜，日出短時間變成水汽，以后消失，它的兩極和高緯度地區似乎有冰蓋，冬天面積增大，夏季縮小，可能是二氧化碳和水的混合物。火星由于比地球離太陽遠，得到的陽光少，火星巖石被凍結，特別是極地是永恒的冰封鎖住，深度達1千米之多。火星的地下水豐富，可能是在它形成時內部保存比地球更多的水的緣故。美國學者預計，火星上水的總量約1.0立方千米。

從水的組成和天體演化的規律，可以認為不僅地球上有水，在其他天體里也有水，如類地行星上、地外行星上以及彗星、小行星、隕石和宇宙塵上都有水，只不過存在形式和多少不同而已，可能大多數水是成結合水或水化物的形式存在，太陽系以外的其他天體也是這樣。行星上要出現類似地球上的水三態共存，并經常轉化、循環，要求它的質量不能太大，也不能太小。一般應為太陽質量的10-3～10-4倍范圍以內（1027～1028 g）。質量太大，如達到1029 g，引力很大，它可以保住大氣中的各種氣體，擁有宇宙正常豐度的全部元素，不可能有液態水；質量太小，引力控制不住原始大氣，特別是形成水的氫。一般質量小于1025 g的天體已拉不住周圍的大氣。溫度要適中，溫度過高，原始氣體易揮發逃逸。

宇宙中的大部分水是恒星形成的副產品。恒星的形成伴隨著強烈的向外的氣體和塵埃風。當這種物質的流出最終影響到周圍的氣體時，產生的沖擊波會壓縮和加熱氣體。觀察到的水是在這種溫暖稠密的氣體中迅速產生的。

2011年7月22日，一份報告描述了在距離地球120億光年的類星體周圍發現了一團巨大的水蒸氣云，其中含有“比地球所有海洋加起來多140萬億倍的水”。根據研究人員的說法，“這一發現表明，水幾乎在整個宇宙中都很普遍”。

在銀河系的星際云中已經探測到了水。水中的化學元素，氫和氧，是宇宙中最豐富的元素之一。天文學家在恒星之間的巨大分子云中，代表新生行星系統的物質盤以及圍繞其他恒星運行的巨型行星的大氣中看到了水的特征。

水蒸氣

液態水

液態水存在于地球上，覆蓋了地球表面71%的面積。火星上偶爾也會出現少量液態水。科學家們認為，液態水存在于土星衛星土衛二（Enceladus）和土衛六（Titan）中，前者是一個10公里厚的海洋，位于恩克拉多斯南極表面以下約30-40公里處，后者是一個地下層，可能與氨混合。木星的衛星木衛二的表面特征表明它是一個地下液態海洋。液態水也可能作為夾在高壓冰和巖石之間的一層存在于木星的衛星木衛三上。

水冰

水的異常形態

水和其他揮發物可能包括天王星和海王星的大部分內部結構，深層的水可能是離子水的形式，在離子水中分子分解成氫和氧離子的混合物，更深層的水是超離子水，在超離子水中氧結晶，但氫離子在氧晶格內自由漂浮。

地球

自然界中的水資源極其豐富。海洋占地球表面的2/3，是一個浩翰的水庫。在大陸和大陸之間還有許許多多的海灣，湖泊、河流、冰川，這里面也都貯存著大量的水。此外，在大氣中還存在著水蒸氣，在地層中還蓄存有大量的地下水。地球上水的總體積為14.6億立方千米，其中海洋、湖泊等的咸水占97.3%（14.21億立方千米），淡水只占2.7%，（0.39億立方千米）。淡水中有77.2%貯藏在極地和冰川中（0.291億立方千米），約有22.4%為地下水和土壤中水（874萬立方千米），約有0.35%（137萬立方千米）在湖泊和沼澤中，大氣中僅有0.01%（1.4 萬立方千米），江河中的淡水不足0.01%。全球可使用的江河、湖泊的地表水，還不足淡水的0.5%，還有672立方千米（14000億噸）生物水。全球海洋水約13.7億立方千米，地表水14.058億立方千米，地球內部（淺層地層）水為0.6405億立方千米。

自然條件下的水由于氣溫的變化，可以三種不同的狀態存在于自然界。大體上，地球的南北兩極地區和高山雪線以上的地帶，由于氣溫常年都在0℃以下，水則以固體狀態的冰雪終年堆積著。靠近赤道的地區，由于氣溫常年在0℃以上，地表水是以液體狀態存在。而處在以上兩個地帶間的廣大中緯度地帶，由于氣溫四季變化，河流和湖泊往往有一個冰封時期。

水循環

地球上的水在太陽能的照射下，通過廣大的水面、表土以及植物的葉子和莖秤的蒸發與蒸騰，化為水汽，上升到天空凝結成云，在風的推動下，傳播到各處，遇冷凝結，并以雨，雪等形式降落下來。這些降落下來的水一部分經植物吸收，再被枝葉蒸騰入大氣層中，一部分可直接從地面蒸發而散失，另一部分便順著地表運流匯入江河湖泊，再注入大海里，后經水面蒸發而入大氣圈中。這種過程循環往復，永無終止，這種現象叫做自然界中的水分循環。

水分循環又可分為大循環和小循環兩種。一般來說，水被蒸發后，凝結成雨，未經很大距離的移動就降回原處，稱為小循環；而水從海面蒸發后，被風吹到大陸上空，經凝結再降落地面，通過河流再匯入大海，便稱為大循環。

水分循環，主要是由蒸發、水汽運送、降水和運流四個部分構成的。這種往復的循環運動首先是由水循環的內因決定的。水在不同條件下可以互相轉化，它不但可以從氣態變成液態或固態，而且在另一種條件下又可以從固態變成液態或氣態。水的這種重要的物理特性就構成了它能夠形成循環的一個內因，而太陽的輻射和地心引力則是決定水循環的一種原動力。至于地質、地形、土壤、植被等地理因素對于水分循環的方向與性質亦產生了很大的影響。人類生產活動所產生的種種影響使水分的自然循環變得更加復雜化了。

物質結構

水分子中二個氫原子和一個氧原子并不在一條直線上，而有104°27'的鍵角。氧原子最外層兩個未成對的p電子空缺由兩個氫原子外的電子填補，共同形成電子云，兩個氫離子抬一個氧原子形成三角形的圖形。由于氧的電負性較大，電子對被強烈地引向氧的一方，而使氫帶正電性，同時，氫原子用自己唯一的電子形成共價鍵后，已無內層電子，它不被其他原子的電子云所排斥，而能與另一水分子中氧上的孤電子對相吸引，結果水分子間便構成氫鍵O—H···O而締合在一起。H與原來水分子中氧以共價鍵結合，相距較近（0.948?），而與另一水分子中氫則以氫鍵結合，相距較遠（2.037?）。所以，O—H···O之間的距離共2.985?。這時氫原子與氧原子之間的定向吸引力叫做氫鍵（以H···O表示）。這種結合形式使得電荷分布不對稱，水分子出現極性，它的偶極矩為1.85，比其他物質的極性大得多。因此，水的介電常數也極大，溶解各種物質的能力強。

水分子的偶極性使水分子自組起來，產生所謂締合現象，即由簡單的水分子結合成復雜的水分子，而又不引起化學性質的變化。水有三種締合形式，即H2O、(H2O)2、(H2O)3，其通式為：

當水結成冰晶時，幾乎由有四面體組成的結構；氧原子排列在四面體的中心和頂角上，氫原子排列在它們之間，于是每個氧原子都被四個氫原子包圍著，而每一個氫原子則被兩個氧原子包圍。冰結構的透空性必然帶來密度減小。當對冰加壓時，這種結構破碎，冰就會融化。

污染與保護

污染

水體污染，主要是由于人類活動排放的污染物進入河流、湖泊、海洋或地下水等水體，使水和水體底泥的物理、化學性質或生物群落組成發生變化，從而降低了水體的使用價值，這種現象稱為水體污染。

作為環境介質的水通常不是純凈的，其中含有各種物理的、化學的和生物的成分。水中各種成分及其含量不同，水的感觀性狀（色、臭、味、渾濁度等）、物理化學性能（溫度、pH值、電導率、氧化還原電勢、放射性等）、化學成分（無機化合物、有機化合物），水中生物組成（種類，數量等）和水體底泥狀況就有差別。

水體污染有兩類：一類是自然污染，另一類是人為污染，而后者是主要的。自然污染主要是由自然因素所造成的，如特殊的地質條件使某些地區的某些或某種化學元素大量富集，天然植物在腐爛過程中產生某種毒素，以及降雨淋洗大氣和地面后挾帶各種物質流人水體，都會影響該地區的水質。人為污染是人類生活和生產活動中產生的廢污水對水體的污染，包括生活污水、工業廢水、農業廢水等。此外，污染氣體及氣溶膠的沉降，廢渣和垃圾傾倒在水中或岸邊，或堆積在土地上，經降雨淋洗流入水體，都能造成污染。

水污染對人體的危害是巨大的，主要表現在四個方面。一是急性和慢性中毒，例如日本曾發生的“水侯病”和“骨痛病”事件。二是發生以水為傳媒的多種傳染病，例如傷寒桿菌、副傷寒桿菌、痢疾桿菌、霍亂弧菌、甲型肝炎病毒、脊髓灰質炎病毒等導致的疾病。三是誘發致癌。當飲用水源受到合成有機物污染時，一般的水處理無法完全處理掉。雖然少量的有害物質進入人體后不足以立馬摧毀人體健康，但經長期累積，最終會露出其潛在的、慢性殺手的巨大危害。四是間接危害。水體污染后，常可引起水的感官性狀惡化。如某些污染物在一般濃度下，對人體健康雖然無直接危害，但可以使水體產生異味、異色，呈現泡沫和油膜狀等，從而妨礙水體的正常使用。

同時，水污染也會對農業和工業造成危害。用含有有毒、有害物質的污水直接灌溉農田，污染農田土壤，會使土壤肥力下降，土壤原有的良好結構被破壞，以致農作物減產，甚至絕收。尤其在干旱、半干旱地區，用污水灌溉，在短期內可能有使農作物產量提高的現象，但在糧食作物、蔬菜中往往積累了超過允許含量的重金屬等有害物質，這些有害物質通過食物鏈會危害人的健康。水環境質量對漁業生產具有直接的影響。天然水體中的魚類與其他水生生物由于水污染而數量減少，甚至滅絕；淡水漁場和海水養殖業也因水污染而使魚的產量減少。許多工業產品的加工過程需要用水，水質惡化不僅直接影響產品質量，還會造成冷卻水循環系統堵塞，腐蝕、結垢等；工業用水硬度增高會影響鍋爐的使用期限及安全。

保護

國際水協會（IWA）成立于1999年，由國際供水協會（IWSA）和國際水質協會（IAWQ）合并而成，旨在提高供水的效率和效力，同時監測新出現的監管標準，以及解決水生環境和水污染影響方面的問題。

國際上制定了若干國際公約，目的是促進各國在水資源管理和保護方面的合作，以確保水資源的可持續利用和保護。以下是一些著名的水國際公約：1.《聯合國海洋法公約》：該公約于1982年通過，旨在規范各國在海洋和沿海地區的行為，保護海洋環境和資源。2.《拉姆薩爾濕地公約》：該公約于1971年通過，旨在保護全球濕地生態系統，包括湖泊、河流、沼澤和海岸地區。

1993年1月18日，第47屆聯合國大會作出決定：從1993年開始，每年的3月22日為“世界水日”。這標志著水的問題日益為世界各國所重視。水日的確定，旨在使全世界都來關心并解決這一問題。

目前中國已頒布《中華人民共和國水法》《中華人民共和國水土保持法》《中華人民共和國水污染防治法》《中華人民共和國海洋環境保護法》和《取水許可制度實施辦法》《河道管理條例》等法律法規。