課題：我們身邊的水
摘要：本文是我們五位同學綜合實踐活動的成果，闡述了水的組成、性質，對我們生活中的水進行了分類和比較，在此基礎上闡述了它們的各自用途。最後分析了長江流域和古運河流域鎮江段水質汙染狀況及其原因，並初步提出治理構想。
關鍵詞：水，身邊的水，分類，用途，水質汙染
水（H2O）是由氫、氧兩種元素組成的無機物，在常溫常壓下為無色無味的透明液體。水是最常見的物質之壹，是包括人類在內所有生命生存的重要資源，也是生物體最重要的組成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。
1水的性質
1.1物理性質 水在常溫常壓下為無色無味的透明液體。在20℃時，水的熱導率為0.006 J/s?6?1cm?6?1K，冰的熱導率為0.023 J/s?6?1cm?6?1K，在雪的密度為0.1×103 kg/m3時，雪的熱導率為0.00029 J/s?6?1cm?6?1K。水的密度在3.98℃時最大，為1×103kg/m3，溫度高於3.98℃時，水的密度隨溫度升高而減小 ，在0～3.98℃時，水不服從熱脹冷縮的規律，密度隨溫度的升高而增加。水在0℃時，密度為0.99987×103 kg/m3，冰在0℃時，密度為0.9167×103 kg/m3。水是良好的溶劑，大部分無機化合物和少部分有機化合物可溶於水。
1.2化學性質
1.2.1水的熱穩定性。水的熱穩定性很強，水蒸氣加熱到2000K以上，也只有極少量分解為氫氣和氧氣，但水在通電的條件下會分解為氫氣和氧氣。
2H2O 2H2↑ + O2↑
1.2.2水與金屬反應。很多活潑的金屬能與水反應，如鈉、鉀、鐵等。
2Na + 2H2O = H2 ↑+ 2NaOH
3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2
1.2.3水與非金屬反應。少部分非金屬能與水反應，如氟氣、氯氣、碳等。
Cl2 +H2O HCl + HClO
1.2.4水與壹些金屬氧化物和非金屬氧化物能與水反應。如氧化鈉、氧化鈣、二氧化碳、二氧化硫等。
Na2O + H2O = 2NaOH
SO2 + H2O H2SO3
1.2.5與其它物質反應。
NH3 + H2O NH3.H2O
CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑
2水的分類及其應用
2.1普通水、重水、超重水
氫元素有三種核素，分別為普通氫（核中1個質子，又叫氕）、重氫（核中有1個質子，1個中子，又叫氘）、超重氫（核中1個質子，2個中子，又叫氚），它們分別與氧結合形成普通水、重水和超重水。普通水的分子式為H2O。重水又叫氧化氘或氘水，分子式是D2O。重水是無色、無臭、無味的液體，但它的壹些物理性質跟普通水稍有差異。例如，重水的密度是1.1044g/cm3（25℃），而普通水是0.99701g/cm3（25℃）。這是重水得名的由來。重水的熔點是3.81℃，沸點是101.42℃。鹽類在重水裏的溶解度比在普通水裏小。例如，在25℃，100g普通水中能溶解35.92gNaCl，而100g重水只能溶解30.56gNaCl。許多物質跟重水發生反應，反應比普通水慢。重水對生物有不利影響。植物種子浸在重水裏不能發芽，魚類在重水中會很快死亡。壹般的普通水中含重水約0.015％。電解水時，由於普通氫氣（H2）比重氫（D2）放出快6倍，所以電解水的殘留液中重水被富集。目前生產重水的方法有電解法、精餾法和化學交換法。重水的主要用途是在反應堆中作慢化劑（又叫減速劑）和冷卻劑。重水分解時產生的氘是重要的熱核燃料。在化學和生物學中，重水用作示蹤物質來研究反應機理等。 超重水的化學分子式為T2O，每個重水分子由兩個氚原子和壹個氧原子構成。超重水在天然水中極其稀少，其比例不到十億分之壹。超重水的制取成本比重水還要高上萬倍。
2.2生活中的水
2.2.1自來水 天然水經過過濾、沈澱、消毒以後的水，主要成分是水，其次有壹些離子如Ca2+、Mg2+、Cl-等等。雖然自來水經過處理後，但還有微量的細菌如大腸桿菌，另外還有壹些其他的溶質，因此自來水不能直接飲用。自來水的密度大於純水的密度，沒有固定的沸點。自來水在加熱沸騰後可以飲用，可直接作為工業用水。
2.2.2礦泉水 礦泉水是從地下深處自然湧出或經人工揭露、未受汙染的地下礦水。礦泉水含有對人體有益的多種礦物質和微量元素，如鋰、鍶、硒、鋅、溴、鉬等，生理功能強，對人體有壹定的保健作用。在通常情況下，礦泉水的化學成分、流量、水溫等動態在天然波動範圍內相對穩定。
2.2.3純凈水 純凈水是以江河湖水、自來水等為水源，采用蒸餾法、電滲析法、離子交換法、反滲透法等處理工藝制成的。就是經過復雜深層的凈化程序達到無菌純凈。純凈水是把水中各種元素最大限度的去除，只保留水分子，在去除有害物質的同時，也去除了有益的物質，因此不能長期飲用純凈水，要和礦泉水搭配喝
2.2.4磁化水 磁化水是使水經過高科技超導磁體的磁化，使水分子結構發生變化而得到的壹種水。水磁化後，其物理化學性質發生了很大變化，主要表現為電導率增大，PH值升高，密度減小，揮發性加快，溶解氧（DO）升高，難溶物質在其中的溶解度增大等。在大多數磁場下得到磁化水表面張力增大、沸點降低；在極少數磁場下，表面張力下降、沸點升高。磁化後的水的冰點變化不大。由於磁化水具有不同於普通水的結構和性質，使它在生產和生活中有很多用途。在醫療上，它對人的高血壓、糖尿病、血稠、腎結石等疾病都有壹定的刺激和療效。飲用磁化水對消除運動疲勞也具有壹定的作用。在工業上使用磁化水具有抑垢防垢、滅塵、提高混凝土的強度等用途。在農業上用磁化水對農作物進行灌溉，可以激活各種生物酶，增強酶的生物活性，促進葉綠素的形成，提高光合作用，從而促進作物的生長發育，提高作物的產量和質量。用磁化水養魚，使魚類的生長和抗病抗寒能力得到加強。
2.2.5超水 將普通水在密閉容器中加熱蒸發為水蒸汽，並使水蒸汽在石英毛細管（內徑在nm數量級）中凝結，這樣得到的水叫超水，有人不科學地稱之為納米水。經過處理得到的超水締合結構發生了很大變化，形成壹種鏈狀六角環結構的聚合物，其顆粒直徑達到nm數量級。由於超水結構的特殊性，決定了它具有不同於普通水的壹些性質：①其密度為普通水密度的1.4倍（ρ超=1.4ρ普）；②其粘滯系數是普通水粘滯系數的15倍（η超=15η普），揮發性低；③超水的冰點為-100℃，在700℃時仍保持其特性。加熱到900~1000℃時變為普通的水，並且在-100~700℃內無論加熱、冷卻還是長期存放，都不會改變其特性。超水活性高，能更容易地進入其它物質的分子之間，某些與普通水不相容的物質，如燃料油，能與超水很好相溶，水進入到油分子之間，改變了分子之間的相互作用，使分子結構更松散。按壹定比例配成含有超水的燃料油，燃點低且燃燒充分，壹方面可以提高燃燒率和機械效率，另壹方面可以減少大氣汙染，具有巨大的經濟效益和良好的社會效益。用超水做溶劑，可以制成在低溫下仍保持液態的溶液，也可以根據其揮發性低及粘滯系數大的特點，制成抗揮發和抗滲透的溶液，在工業上大有用處。
2.2.6中水 中水就是將人們在生活和生產中用過的優質雜排水（不含糞便和廚房排水）、雜排水（不含糞便汙水）以及生活汙（廢）水，經集流再生處理後，達到壹定的水質標準，可在壹定範圍內重復使用的非飲用的雜用水，其水質介於上水（清潔水）和下水（汙水）之間。對於“中水”有多種解釋，汙水工程方面稱為“再生水”，工廠方面稱為“循環水”或“回用水”，有的人又稱之為“復新水”，壹般以水質作為區分標誌。經過處理所得到的中水水質必滿足如下條件：（1）滿足衛生要求：其指標主要有大腸菌群數、細菌總數、余氯量、懸浮物、COD、BOD5等；（2）滿足人們感觀要求，無不快感覺，其衡量指標有濁度、色度、臭味等；（3）滿足設備構造方面的要求，即水質不易引起設備、管道的嚴重腐蝕和結垢，其衡量指標有PH值、硬度、蒸發殘渣、溶解性物質等。處理後的出水壹般用來沖洗廁所、噴灑道路、綠化、洗車、作為冷卻水的補充水等。
2.3硬水與軟水
2.3.1軟水 含鈣離子、鎂離子較少或不含鈣離子、鎂離子的水，壹般硬度低於8度的水為軟水。
2.3.2硬水 含鈣離子、鎂離子較多的水，壹般硬度高於8度的水為硬水。硬水會影響洗滌劑的效果，硬水加熱會有較多的水垢。 工業上在使用硬水之前壹般要進行軟化。
2.4淡水與鹹水
2.4.1淡水 含較少鹽份或不含鹽份的水，壹般作為民用水或工業用水。
2.4.2鹹水 含有較多鹽份的水，如北方鹽湖水，部分地下水和海水都是鹹水。