水（化學式

水在世界經(jīng)濟中發(fā)揮著重要作用。人類使用的淡水中約有 70% 用于農(nóng)業(yè)。在咸水和淡水水域捕魚是世界許多地區(qū)的主要食物來源，提供了全球 6.5% 的蛋白質(zhì)。大部分商品（如石油、天然氣和制成品）的長途貿(mào)易是通過船只運輸?shù)耐ㄟ^海洋、河流、湖泊和運河。在工業(yè)和家庭中，大量的水、冰和蒸汽用于冷卻和加熱。水是多種礦物質(zhì)和有機物質(zhì)的極佳溶劑；因此，它廣泛用于工業(yè)過程以及烹飪和洗滌中。

水循環(huán)

水循環(huán)（科學上稱為水文循環(huán)）是指水圈內(nèi)、大氣、土壤水、地表水、地下水和植物 之間的水不斷交換。

水在水循環(huán)中不斷流經(jīng)這些區(qū)域，包括以下轉(zhuǎn)移過程：

• 從海洋和其他水體蒸發(fā)到空氣中，從陸地植物和動物蒸騰到空氣中。
• 降水，來自空氣中凝結(jié)的水蒸氣并落到地球或海洋中。
• 來自陸地的徑流通常到達大海。

大多數(shù)在海洋中發(fā)現(xiàn)的水蒸氣都會返回到它，但風將水蒸氣以與徑流進入海洋的速度相同的速度在陸地上輸送，每年約為 47 Tt，而陸地塊中發(fā)生的蒸發(fā)和蒸騰每年也貢獻另外 72 Tt。每年陸地上的降水量為 119 Tt，有多種形式：最常見的是雨、雪和冰雹，還有一些來自霧和露水的影響。露水是當高密度的水蒸氣遇到?jīng)鏊谋砻鏁r凝結(jié)的小水滴。露水通常在早晨溫度最低的時候形成，就在日出之前以及地球表面溫度開始升高的時候。空氣中的冷凝水也可以折射陽光產(chǎn)生彩虹。

徑流經(jīng)常聚集在流入河流的分水嶺上。用于模擬河流或溪流流量和計算水質(zhì)參數(shù)的數(shù)學模型是水文傳輸模型。一些水被轉(zhuǎn)用于農(nóng)業(yè)灌溉。河流和海洋為旅行和商業(yè)提供了機會。通過侵蝕，徑流塑造了形成河谷和三角洲的環(huán)境。為建立人口中心提供了肥沃的土壤和平整的土地。當一片土地（通常是低洼地帶）被水覆蓋時，就會發(fā)生洪水，當河流溢出河岸或發(fā)生風暴潮時，就會發(fā)生洪水。另一方面，干旱是一個地區(qū)注意到其供水不足的數(shù)月或數(shù)年的延長期。當一個地區(qū)由于其地形或由于其在緯度方面的位置而持續(xù)低于平均降水量時，就會發(fā)生這種情況。

水資源

水既作為“存量”又作為“流動”出現(xiàn)。水可以儲存為湖泊、水蒸氣、地下水或含水層以及冰雪。

水覆蓋了地球表面的約 71%，主要分布在海洋中（約 96.5%）。小部分水以地下水（1.7%）的形式出現(xiàn)在南極洲和格陵蘭的冰川和冰蓋中（1.7%），在空氣中以蒸汽、云的形式出現(xiàn)（由冰和懸浮在空氣中的液態(tài)水組成） , 和降水(0.001%)。水在蒸發(fā)、蒸騰、冷凝、沉淀和徑流，通常到達大海。

在全球淡水總量中，估計有 69% 儲存在冰川和永久積雪中；30%在地下水中；剩下的 1% 在湖泊、河流、大氣和生物群中。水儲存的時間長度變化很大：一些含水層由儲存了數(shù)千年的水組成，但湖水量可能會隨季節(jié)波動，在干旱時期減少，在潮濕時期增加。一些地區(qū)的很大一部分供水是從儲存的水中提取的水，當取水量超過補給量時，水量就會減少。據(jù)估計，用于灌溉的總用水量中多達 30% 來自不可持續(xù)的地下水抽取，從而導致地下水枯竭。

海水

海水平均含有約 3.5%的氯化鈉，以及少量的其他物質(zhì)。海水的物理性質(zhì)在某些重要方面不同于淡水。它在較低的溫度（約-1.9°C（28.6°F））凍結(jié)，其密度隨著溫度降低至冰點而增加，而不是在高于冰點的溫度下達到最大密度。主要海域的海水鹽度從波羅的海的 0.7% 到紅海的4.0%不等。（死海以其 30% 到 40% 的超高鹽度而聞名，實際上是一個鹽湖。）

水與農(nóng)業(yè)

人類用水量最多的是農(nóng)業(yè)，包括灌溉農(nóng)業(yè)，占人類總用水量的 80%到90%。

獲得淡水往往被認為是理所當然的，尤其是在已經(jīng)建立了用于收集、凈化和輸送水以及去除廢水的復雜水系統(tǒng)的發(fā)達國家。但日益增長的經(jīng)濟、人口和氣候壓力正在增加人們對水資源問題的關(guān)注，導致對固定水資源的競爭日益激烈，從而產(chǎn)生了用水高峰的概念。隨著人口和經(jīng)濟的持續(xù)增長，對耗水的肉類消費量的擴大，以及對生物燃料或新的耗水產(chǎn)業(yè)的新需求的增加，新的水資源挑戰(zhàn)很可能會出現(xiàn)。

水資源短缺也是由生產(chǎn)用水密集型產(chǎn)品造成的。例如棉花，1 公斤棉花（相當于一條牛仔褲）需要 10.9 立方米的水來生產(chǎn)。雖然棉花占世界用水量的 2.4%，但這些水被消耗在已經(jīng)面臨缺水風險的地區(qū)，已經(jīng)造成了嚴重的環(huán)境破壞。

飲用水

人體含有 55% 至 78%的水，具體取決于體型。為了正常運作，身體每天需要 1 到 7 升水以避免脫水；確切的數(shù)量取決于活動水平、溫度、濕度和其他因素。其中大部分是通過食物或飲料攝入的，而不是直接喝水。

健康的腎臟每小時可以排出0.8到1升水，但運動等壓力可以減少這一數(shù)量。人們在運動時喝的水可能比需要的多得多，這使他們面臨水中毒（水過多）的風險，這可能是致命的。研究表明，進餐時額外的水攝入量，尤其是高達 500 毫升，與體重減輕有關(guān)。充足的液體攝入有助于預防便秘。

人類需要雜質(zhì)少的水。常見的雜質(zhì)包括金屬鹽和氧化物，包括銅、鐵、鈣和鉛，或有害細菌，一些溶質(zhì)是可接受的，甚至可用于增強味道和提供所需的電解質(zhì)。

化學用途

水在化學反應(yīng)中被廣泛用作溶劑或反應(yīng)物，而較少用作溶質(zhì)或催化劑。在無機反應(yīng)中，水是一種常見的溶劑，能溶解許多離子化合物，以及其他極性化合物，如氨和與水密切相關(guān)的化合物。在有機反應(yīng)中，它通常不用作反應(yīng)溶劑，因為它不能很好地溶解反應(yīng)物并且是兩性的（酸性和堿性）和親核的。然而，這些特性有時是合乎需要的。超臨界水最近成為一個研究課題。氧飽和超臨界水有效燃燒有機污染物。水蒸氣用于化學工業(yè)中的某些過程。

熱交換

水和蒸汽是用于熱交換的常用流體，因為它們的可用性和高熱容量可用于冷卻和加熱。甚至可以從湖或海中自然獲得冷水。由于水的汽化潛熱很大，因此通過水的汽化和冷凝來傳遞熱量特別有效。缺點是鋼鐵和銅等工業(yè)中常見的金屬被未經(jīng)處理的水和蒸汽更快地氧化。在幾乎所有的火力發(fā)電站，水用作工作流體（用于鍋爐、蒸汽輪機和冷凝器之間的閉環(huán)）和冷卻劑（用于將廢熱交換到水體或通過冷卻塔中的蒸發(fā)將其帶走）。

在核電工業(yè)中，水也可以用作中子慢化劑。在大多數(shù)核反應(yīng)堆中，水既是冷卻劑又是慢化劑。這提供了某種被動安全措施，因為從反應(yīng)堆中去除水也會減緩核反應(yīng)。然而，其他方法有利于停止反應(yīng)，并且優(yōu)選保持核芯被水覆蓋以確保充分冷卻。

水工業(yè)

水工業(yè)為家庭和工業(yè)提供飲用水和廢水服務(wù)（包括污水處理）。供水設(shè)施包括水井、雨水收集蓄水池、供水管網(wǎng)和凈水設(shè)施、水箱、水塔、包括舊渡槽在內(nèi)的水管。大氣水發(fā)生器正在開發(fā)中。

飲用水通常在泉水中收集，從地下的人工鉆孔（井）中提取，或從湖泊和河流中抽取。因此，假設(shè)含水層能夠提供充足的流量，在適當?shù)牡胤浇ㄔ旄嗟木巧a(chǎn)更多水的一種可能方式。其他水源包括雨水收集。水可能需要凈化以供人類飲用。這可能涉及去除未溶解物質(zhì)、溶解物質(zhì)和有害微生物。流行的方法是用沙子過濾，只去除未溶解的物質(zhì)，而氯化和煮沸可以殺死有害微生物。蒸餾完成所有三個功能。存在更先進的技術(shù)，例如反滲透。豐富的海水淡化是沿海干旱氣候中使用的更昂貴的解決方案。

污染水可能是最大的單一用水濫用；如果污染物限制了水的其他用途，它就變成了對資源的浪費，而不管污染者的利益如何。與其他類型的污染一樣，這不屬于市場成本的標準核算，被視為市場無法解釋的外部性。因此，其他人為水污染付出了代價，而私營企業(yè)的利潤并沒有重新分配給當?shù)鼐用?，這些居民是這種污染的受害者。人類消耗的藥物通常最終進入水道，如果它們具有生物累積性并且不可生物降解，則可能對水生生物產(chǎn)生不利影響。

工業(yè)應(yīng)用

許多工業(yè)過程依賴于使用溶解在水中的化學品、將固體懸浮在水漿中或使用水溶解和提取物質(zhì)或清洗產(chǎn)品或加工設(shè)備的反應(yīng)。采礦、化學制漿、紙漿漂白、造紙、紡織生產(chǎn)、染色、印刷和電廠冷卻等過程使用大量水，需要專用水源，并且經(jīng)常造成嚴重的水污染。

水用于發(fā)電。水電是從水力發(fā)電中獲得的電力。水力發(fā)電來自驅(qū)動連接到發(fā)電機的水輪機的水。水電是一種低成本、無污染的可再生能源。

加壓水用于噴水和水射流切割機。此外，高壓水槍用于精確切割。效果很好，相對安全，對環(huán)境無害。它還用于機械的冷卻以防止過熱，或防止鋸片過熱。

除了用作化學溶劑外，水還用于許多工業(yè)過程和機器，例如蒸汽輪機和熱交換器。未經(jīng)處理的工業(yè)用水排放是污染。污染包括排放溶質(zhì)（化學污染）和排放冷卻水（熱污染）。工業(yè)在許多應(yīng)用中都需要純凈水，并在供水和排水中使用各種凈化技術(shù)。

食品加工

煮、蒸和煨是流行的烹飪方法，通常需要將食物浸入水或其氣態(tài)蒸汽中。水也用于洗碗。水在食品科學領(lǐng)域也扮演著許多重要角色。

水中的溶質(zhì)也會影響水分活度，從而影響許多化學反應(yīng)和食品中微生物的生長。水分活度可以描述為溶液中水的蒸氣壓與純水的蒸氣壓之比。水中的溶質(zhì)會降低水分活度——了解這一點很重要，因為大多數(shù)細菌在水分活度較低時停止生長。[121]微生物的生長不僅會影響食品的安全性，還會影響食品的保存和保質(zhì)期。

水的硬度也是食品加工中的一個關(guān)鍵因素，可以通過使用化學離子交換系統(tǒng)來改變或處理。它可以極大地影響產(chǎn)品的質(zhì)量，并在衛(wèi)生方面發(fā)揮作用。水硬度根據(jù)水中所含碳酸鈣的濃度進行分類。