污水處理電解水

『伍』 有關水的問題

水
水
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一，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。人類很早就開始對水產生了認識，東西方古代樸素的物質觀中都把水視為一種基本的組成元素，五行之一；西方古代的四元素說中也有水。

水的性質
水在常溫常壓下為無色無味的透明液體。在自然界，純水是非常罕見的，水通常多是酸、鹼、鹽等物質的溶液，習慣上仍然把這種水溶液稱為水。純水可以用鉑或石英器皿經過幾次蒸餾取得，當然，這也是相對意義上純水，不可能絕對沒有雜質。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；氣態叫水蒸汽。水汽溫度高於374.2℃時，氣態水便不能通過加壓轉化為液態水。
在20℃時，水的熱導率為0.006 J/s•cm•K，冰的熱導率為0.023 J/s•cm•K，在雪的密度為0.1×103 kg/m3時，雪的熱導率為0.00029 J/s•cm•K。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。因此冰可以浮在水面上。
水的熱穩定性很強，水蒸氣加熱到2000K以上，也只有極少量離解為氫和氧，但水在通電的條件下會離解為氫和氧水。具有很大的內聚力和表面張力，除汞以外，水的表面張力最大，並能產生較明顯的毛細現象和吸附現象。純水有極微弱的導電能力，但普通的水含有少量電解質而有導電能力。
水本身也是良好的溶劑，大部分無機化合物可溶於水。
在-213.16℃，水分子會表現出現厭水性。

水的來源
地球是太陽系八大行星之中唯一被液態水所覆蓋的星球。地球上水的起源在學術上存在很大的分歧，目前有幾十種不同的水形成學說。有觀點認為在地球形成初期，原始大氣中的氫、氧化合成水，水蒸氣逐步凝結下來並形成海洋；也有觀點認為，形成地球的星雲物質中原先就存在水的成分。另外的觀點認為，原始地殼中硅酸鹽等物質受火山影響而發生反應、析出水分。也有觀點認為，被地球吸引的彗星和隕石是地球上水的主要來源，甚至現在地球上的水還在不停增加。

對氣候的影響
水對氣候具有調節作用。大氣中的水汽能阻擋地球輻射量的60%，保護地球不致冷卻。海洋和陸地水體在夏季能吸收和積累熱量，使氣溫不致過高；在冬季則能緩慢地釋放熱量，使氣溫不致過低。
海洋和地表中的水蒸發到天空中形成了雲，雲中的水通過降水落下來變成雨，冬天則變成雪。落於地表上的水滲入地下形成地下水；地下水又從地層里冒出來，形成泉水，經過小溪、江河匯入大海。形成一個水循環。
雨雪等降水活動對氣候形成重要的影響。在溫帶季風性氣候中，季風帶來了豐富的水氣，形成明顯的干濕兩季。
此外，在自然界中，由於不同的氣候條件，水還會以冰雹、霧、露水、霜等形態出現並影響氣候和人類的活動。

對地理的影響
地球表面有71%被水覆蓋，從空中來看，地球是個藍色的星球。水侵蝕岩石土壤，沖淤河道，搬運泥沙，營造平原，改變地表形態。
地球表層水體構成了水圈，包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、積雪、地下水和大氣中的水。由於注入海洋的水帶有一定的鹽分，加上常年的積累和蒸發作用，海和大洋里的水都是鹹水，不能被直接飲用。某些湖泊的水也是含鹽水。世界上最大的水體是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。歐亞大陸上的裏海是最大的鹹水湖。
地球上水的體積大約有 1 360 000 000 立方公里. 當中
海洋佔了的1 320 000 000立方公里(或97.2%)。
冰川和冰蓋佔了25 000 000立方公里(或1.8%)。
地下水佔了13 000 000立方公里(或者0.9%)。
湖泊，內陸海，和河裡的淡水佔了250 000 立方公里(或0.02%)。
大氣中的水蒸氣在任何已知的時候都佔了13 000立方公里(或0.001%)。

對生命的影響
地球上的生命最初是在水中出現的。水是所有生物體的重要組成部分。人體中水佔70%；而水母中98%都是水。水中生活著大量的水生植被等水生生物。
水有利於體內化學反應的進行，在生物體內還起到運輸物質的作用。 水對於維持生物體溫度的穩定起很大作用。

水的種類
不同的學科對水有著一些不同的稱呼：
根據水質的不同，可以分為：
軟水：硬度低於8度的水為軟水。
硬水：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。

飲用水根據氯化鈉的含量，可以分為：
淡水。
鹹水
此外還有：生物水：在各種生命體系中存在的不同狀態的水。
天然水：
土壤水：貯存於土壤內的水
地下水：貯存於地下的水
超純水：純度極高的水，多用於集成電路工業
結晶水：又稱水合水。在結晶物質中，以化學鍵力與離子或分子相結合的、數量一定的水分子。
重水的化學分子式為D2O，每個重水分子由兩個氘原子和一個氧原子構成。重水在天然水中占不到萬分之二，通過電解水得到的重水比黃金還昂貴。重水可以用來做原子反應堆的減速劑和載熱劑。
超重水的化學分子式為T2O，每個重水分子由兩個氚原子和一個氧原子構成。超重水在天然水中極其稀少，其比例不到十億分之一。超重水的製取成本比重水還要高上萬倍。
氘化水的化學分子式為HDO，每個分子中含一個氫原子、一個氘原子和一個氧原子。用途不大。

與水相關的化學反應
水的電離與溶液pH值
水是一種極弱的電解質，它能微弱地電離: H2O+H2O↔H3O++OH- 通常H3O+簡寫為H+
水的離子積 Kw=[H+][OH-]
25度時，Kw=1×10-14
pH=－log10([H+])
pH<7，溶液為酸性，pH=7，溶液為中性，pH>7，溶液為鹼性。

能溶於水的酸性氧化物或鹼性氧化物都能與水反應，生成相應的含氧酸或鹼。酸和鹼發生中和反應生成鹽和水。水在電流的作用下能夠分解成氫氣和氧氣。鹼金屬和水接觸會發生燃燒。
在催化劑的作用下，無機物和有機物能夠與水進行水解反應：
有機物的水解：有機物分子中的某種原子或原子團被水分子的氫原子或羥基(-OH)代換，例如乙酸甲酯的水解：
無機物的水解：通常是鹽的水解，例如弱酸鹽乙酸鈉與水中的H+結合成弱酸，使溶液呈鹼性：
此外，水本身也可以作為催化劑。

淡水短缺問題與對策
地球上水總儲量約為1.36x1018m3，但除去海洋等鹹水資源外，只有2.5%為淡水。淡水又主要以冰川和深層地下水的形勢存在，河流和湖泊中的淡水僅佔世界總淡水的0.3%。
世界氣象組織於1996年初指出：缺水是全世界城市面臨的首要問題，估計到2050年，全球有46％的城市人口缺水。對於水資源稀少的地區來說，水已經超出生活資源的范圍，而成為戰略資源，由於水資源的稀有性，水戰爭爆發的可能性越來越高。
為讓全世界都關心淡水資源短缺的問題，第47屆聯合國大會確定每年3月22日為世界水日。

水的利用
水是人類生活的重要資源，特別是農業需要大量水進行灌溉，人類文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水邊建立，以解決灌溉、飲用和排污問題。在人類日常生活中，水在飲用、清潔、洗滌等方面的作用不可或缺。
隨著科學技術的發展，人們興修水利，與水澇害和洪水等自然災害作斗爭。因此形成了一些專門與水有關的研究領域，如水力學，水文科學，水處理等，甚而產生了以水為生的產業水產業。
工業生產和化工生產大量使用這種廉價的原料。但未經處理的廢水的任意排放就會造成水污染。為了解決這一問題，污水的處理就變得十分必要。 (見水污染和污水處理。)
水和農業的發展
公元前3000年，中國
已知的最古老的灌溉技術是用於水稻種植。農夫構築起四邊有著堤埂、類似於淺淺的池塘的水田，然後從附近的小溪引來水，灌到裡面。這一古老的技術直到現在還在東南亞、東亞和南亞被廣泛採用。
公元前2000年，埃及
埃及的農夫發明了從尼羅河提水的方法。他們採用的工具被叫做桔槔，即利用一根橫桿來方便地從河裡提升水桶。從河裡提上來的水通過水渠灌溉農田。這種桔槔目前依然在埃及、印度和其他一些國家使用。
公元前700年，亞述
亞述是古代東方的一個國家。它的國王塞納雪利伯在首都尼尼微城四周種滿了果樹、棉花和其他珍稀植物。為了灌溉這些植物，他修建了一條10千米長的運河和一個石制的水槽，用來從附近的山裡引水。
公元500年，墨西哥
在墨西哥前首都特諾奇幕特蘭城的周圍有許多沼澤湖，阿茲特克人在沼澤湖裡建造台田。他們將湖底出來的沃土鋪在台田上，再種上玉米。台田周圍網狀的溝渠確保了農作物的用水，農夫也可以駕著小船在台田間穿行。
公元1870年，美國
美國中部乾涸的大平原的農業用水只能依靠地下水。當分得政府公有地的定居移民來到那裡時，他們利用風車的動力抽取地下水，再挖掘溝渠，將抽取的地下水引入農田進行灌溉。
公元1990年，以色列
水是沙漠地區的生存之本。滴灌是一種在輸水管上打小孔，讓水直接滴注到每株植物根旁土壤的灌溉方法。這種方法能使灌溉用水的損耗量降到最小。
飲用水的處理
1. 第一次過濾：從河流等引入的水流經過濾網濾去魚、樹葉和垃圾等；
2. 吸附：在第一次過濾的水中加入明礬以形成黏性絮狀物，泥土、細菌和其他微粒都黏附到礬花上，然後水流經沉澱盆，濾除礬花；
3. 第二次過濾：水慢慢流過沙或沙礫，濾除了海藻、細菌和一些化學成分；
4. 氯化：在水中加入氯來殺死剩下的有機生物；
5. 通風：迫使空氣進入處理水，趕出由氯產生的氣體，減少令人不適的氣味和味道；
6. 追加處理：可以加入鈉或石灰來軟化硬水。有些社區加入氟化物來防止氯對牙齒產生腐蝕。
（家庭）廢水處理
1. 初步處理：廢水流經處理設備，流速放慢，大的一些固狀物沉澱下來。水經過沉澱槽時，小一些的微粒沉入底部，形成礦泥；
2. 再處理：在滴流過濾系統中，廢水通過沙礫得以過濾，沙礫表面也可鋪一層細菌群落，以分解污水中的廢物；
3. 追加處理：水被排入露天池塘，在那裡，陽光、空氣使它天然凈化。進入大氣後形成純凈水蒸氣。氯一般在處理水的再次排放前加入。

古代世界觀中的水
在文明的早期，人們開始探討世界各種事物的組成或者分類，水在其中扮演了重要角色。古代西方提出的四元素說中就有水；佛教中的四大也有水；中國古代的五行學說中水代表了所有的液體，以及具有流動、潤濕、陰柔性質的事物。

水崇拜
在人類的童年時期，對於水兼有養育與毀滅能力、不可捉摸的性情，產生了又愛又怕的感情，產生了水崇拜。通過賦予水以神的靈性，祈禱水給人類帶來安寧、豐收和幸福。
中國傳統上的龍王就是對水的神格化。凡有水域水源處皆有龍王，龍王廟、堂遍及全國各地。祭龍王祈雨是中國傳統的信仰習俗。

還有口語化
形容人沒有出息，或者是做事不夠好。
例如：你雜這么水的那。（你雜這么差勁那。）

高山流水
古代琴曲。戰國時已有關於高山流水的琴曲故事流傳，故亦傳《高山流水》系伯牙所作。樂譜最早見於明代《神奇秘譜（朱權成書於1425年）》，此譜之《高山》、《流水》解題有：「《高山》、《流水》二曲，本只一曲。初志在乎高山，言仁者樂山之意。後志在乎流水，言智者樂水之意。至唐分為兩曲，不分段數。至來分高山為四段，流水為八段。」兩千多年來，《高山》、《流水》這兩首著名的古琴曲與伯牙鼓琴遇知音的故事一起，在人民中間廣泛流傳。
《高山流水》取材於「伯牙鼓琴遇知音」，有多種譜本。有琴曲和箏曲兩種，兩者同名異曲，風格完全不同。
隨著明清以來琴的演奏藝術的發展，《高山》、《流水》有了很大變化。《傳奇秘譜》本不分段，而後世琴譜多分段。明清以來多種琴譜中以清代唐彝銘所編《天聞閣琴譜》（1876年）中所收川派琴家張孔山改編的《流水》尤有特色，增加了以「滾、拂、綽、注」手法作流水聲的第六段，又稱「七十二滾拂流水」，以其形象鮮明，情景交融而廣為流傳。據琴家考證，在《天聞閣琴譜》問世以前，所有琴譜中的《流水》都沒有張孔山演奏的第六段，全曲只八段，與《神奇秘譜》解題所說相符，但張孔山的傳?滓言鑫�哦危�笄偌葉嗑荽似籽葑唷?
另有箏曲《高山流水》，音樂與琴曲迥異，同樣取材於「伯牙鼓琴遇知音」。現有多種流派譜本。而流傳最廣，影響最大的則是浙江武林派的傳譜，旋律典雅，韻味雋永，頗具「高山之巍巍，流水之洋洋」貌。
山東派的《高山流水》是《琴韻》、《風擺翠竹》、《夜靜鑾鈴》、《書韻》四個小曲的聯奏，也稱《四段曲》、《四段錦》。
河南派的《高山流水》則是取自於民間《老六板》板頭曲，節奏清新明快，民間藝人常在初次見面時演奏，以示尊敬結交之意。這三者及古琴曲《高山流水》之間毫無共同之處，都是同名異曲。

典 故
傳說先秦的琴師伯牙一次在荒山野地彈琴,樵夫鍾子期竟能領會這是描繪「巍巍乎志在高山」和「洋洋乎志在流水」。伯牙驚曰：「善哉，子之心與吾同。」子期死後，伯牙痛失知音，摔琴斷弦，終身不操，故有高山流水之曲。
春秋時代，有個叫俞伯牙的人，精通音律，琴藝高超，是當時著名的琴師。俞伯牙年輕的時候聰穎好學，曾拜高人為師，琴技達到水平，但他總覺得自己還不能出神入化地表現對各種事物的感受。伯牙的老師知道他的想法後，就帶他乘船到東海的蓬萊島上，讓他欣賞大自然的景色，傾聽大海的波濤聲。伯牙舉目眺望，只見波浪洶涌，浪花激濺；海鳥翻飛，鳴聲入耳；山林樹木，鬱郁蔥蔥，如入仙境一般。一種奇妙的感覺油然而生，耳邊彷彿咯起了大自然那和諧動聽的音樂。他情不自禁地取琴彈奏，音隨意轉，把大自然的美妙融進了琴聲，伯牙體驗到一種前所未有的境界。老師告訴他：「你已經學了。」
一夜伯牙乘船游覽。面對清風明月，他思緒萬千，於是又彈起琴來，琴聲悠揚，漸入佳境。忽聽岸上有人叫絕。伯牙聞聲走出船來，只見一個樵夫站在岸邊，他知道此人是知音當即請樵夫上船，興致勃勃地為他演奏。伯牙彈起贊美高山的曲調，樵夫說道：「真好！雄偉而莊重，好像高聳入雲的泰山一樣！」當他彈奏表現奔騰澎湃的波濤時，樵夫又說：「真好！寬廣浩盪，好像看見滾滾的流水，無邊的大海一般！」伯牙興奮色了，激動地說：「知音！你真是我的知音。」這個樵夫就是鍾子期。從此二人成了非常要好的朋友。

五行之一。五行以腎屬水，故常腎、水並稱。此外還用於指病名或指水腫病的病理機制。

氫和氧的化合物。化學分子式為H2O 。在自然界 ，純水是罕見的，水通常是多酸、鹼、鹽等物質的溶液。純水是用鉑或石英器皿經過幾次蒸餾取得的。水是一種可以在液態 、氣態和固態之間轉化的物質。轉化的條件是溫度和壓力。標准大氣壓時，水的冰點為0℃、沸點為100℃。當水汽溫度高於374.2℃時 ，氣態水便不能轉化為液態水 。液態水的比熱容為 4.18 焦耳／（克·攝氏度），冰的比熱容約為 2.09焦耳／(克·攝氏度)。在1個標准大氣壓和100℃情況下，水的汽化熱為 2253.02 焦耳／克 ，在常溫常壓下為 2441.12 焦耳／克，水汽凝結成液態水時放出相同的熱量。在0℃和1個標准大氣壓時，冰的融解熱為333.146焦耳／克 ，當水凝成冰時放出相同的熱量。水從固態直接轉變為氣態時所吸收的熱量稱升華熱，升華熱等於汽化熱與融解熱之和。在20℃時，水的熱導率為0.006焦耳／（ 秒·厘米·攝氏度 ），冰的熱導率為0.023焦耳／(秒·厘米·攝氏度)，當雪的密度為0.1千克／升時 ，雪的熱導率為0.00029焦耳／（秒·厘米·攝氏度）。水的密度在3.98℃時最大 ，為1千克／升，溫度高於3.98℃時，水的密度隨溫度升高而減小 ，在0～3.98℃時，水一反熱脹冷縮的規律，密度隨溫度的升高而增加。水在0℃時，密度為0.99987千克／升 ，冰在0℃時，密度為0.9167千克／升 。水的熱穩定性很強，當水蒸氣加熱到2000K以上，也只有極小部分離解為氫和氧。凡是能溶於水的酸性氧化物或鹼性氧化物，都能與水反應，生成相應的含氧酸或鹼。純水有極微弱的導電能力。水的酸鹼性用pH值表示，天然水的pH值為6.8～8.5。水具有很大的內聚力和表面張力，除汞以外 ，水的表面張力最大，並能產生毛管現象和吸附現象。
水能調節氣候。大氣中的水汽能攔阻地球輻射量的 60%，保護地球不致冷卻。海洋和陸地水體在夏季能吸收和積累熱量，使氣溫不致過高，在冬季能緩慢地釋放熱量，使氣溫不致過低。水侵蝕岩石土壤，沖淤河道，搬運泥沙，營造平原，改變地表形態。水使地球產生生命，它是一切有機體的主要組成部分，全球動植物和40 億人體內含有約11200億噸水 。人類社會依賴水而生存發展。古代，人類對水取利避害，適應水而生存；近代，人類對水興利除害，興建工程，開發水利，控制水害；現代，隨著社會和生產的發展，地球上可資利用的水日趨短缺，水體受到污染，嚴重影響人類生存的環境，人類逐漸認識到水是一種重要資源和環境因素，從而在更高的水平上開始對水開展了新的興利避害活動。
世界氣象組織1996年初指出：缺水是全世界城市面臨的首要問題，估計到2050年， 世界2/3以上的人口將生活在城市，而全球有46％的城市人口缺水，必須平衡社會經濟發展和城市淡水供應管理二者之間的關系，進行水資源的儲存 、輸送和管理的大規模工程建設。

水
①病名，即水腫。以水腫主要表現為水液代謝障礙，故名。出《素問·平人氣象論》：「頸脈動，喘疾咳，曰水。目裹微腫如卧蠶起之狀，曰水。」又：「足脛腫曰水。」
②指水腫病的病理機制。《素問·陰陽別論》：「三陰結，謂之水。」王冰註：「三陰結，謂脾肺之脈俱寒結也，脾肺寒結，則氣化為水。」
③五行之一。《素問·臟氣法時論》：「五行者，金木水火土也。」五行以腎屬水，故常腎、水並稱。

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水是論壇上沒有太大價值的帖子的總稱，每一篇這樣的帖子都被稱為「水帖」，發水帖的行為稱為「灌水」，某些跟帖多而且都是水帖的帖子稱為「水樓」，經常占著位置不說話叫「潛水」。有的論壇喜歡高發帖量，鼓勵灌水，然而學術論壇一般是禁止灌水的。
水的污染有兩類：一類是自然污染；另一類是人為污染。當前對水體危害較大的是人為污染。水污染可根據污染雜質的不同而主要分為化學性污染、物理性污染和生物性污染三大類。
化學性污染

污染雜質為化學物品而造成的水體污染。化學性污染根據具體污染雜質可分為6類：

（1）無機污染物質：污染水體的無機污染物質有酸、鹼和一些無機鹽類。酸鹼污染使水體的pH值發生變化，妨礙水體自凈作用，還會腐蝕船舶和水下建築物，影響漁業。

（2）無機有毒物質：污染水體的無機有毒物質主要是重金屬等有潛在長期影響的物質，主要有汞、鎘、鉛、砷等元素。

（3）有機有毒物質：污染水體的有機有毒物質主要是各種有機農葯、多環芳烴、芳香烴等。它們大多是人工合成的物質，化學性質很穩定，很難被生物所分解。

（4）需氧污染物質：生活污水和某些工業廢水中所含的碳水化合物、蛋白質、脂肪和酚、醇等有機物質可在微生物的作用下進行分解。在分解過程中需要大量氧氣，故稱之為需氧污染物質。

（5）植物營養物質：主要是生活與工業污水中的含氮、磷等植物營養物質，以及農田排水中殘余的氮和磷。

（6）油類污染物質：主要指石油對水體的污染，尤其海洋採油和油輪事故污染最甚。

物理性污染

物理性污染包括：

（1）懸浮物質污染：懸浮物質是指水中含有的不溶性物質，包括固體物質和泡沫塑料等。它們是由生活污水、垃圾和采礦、採石、建築、食品加工、造紙等產生的廢物泄入水中或農田的水土流失所引起的。懸浮物質影響水體外觀，妨礙水中植物的光合作用，減少氧氣的溶入，對水生生物不利。

（2）熱污染：來自各種工業過程的冷卻水，若不採取措施，直接排入水體，可能引起水溫升高、溶解氧含量降低、水中存在的某些有毒物質的毒性增加等現象，從而危及魚類和水生生物的生長。

（3）放射性污染：由於原子能工業的發展，放射性礦藏的開采，核試驗和核電站的建立以及同位素在醫學、工業、研究等領域的應用，使放射性廢水、廢物顯著增加，造成一定的放射性污染。

生物性污染

生活污水，特別是醫院污水和某些工業廢水污染水體後，往往可以帶入一些病原微生物。例如某些原來存在於人畜腸道中的病原細菌，如傷寒、副傷寒、霍亂細菌等都可以通過人畜糞便的污染而進入水體，隨水流動而傳播。一些病毒，如肝炎病毒、腺病毒等也常在污染水中發現。某些寄生蟲病，如阿米巴痢疾、血吸蟲病、鉤端螺旋體病等也可通過水進行傳播。防止病原微生物對水體的污染也是保護環境，保障人體健康的一大課題。

『陸』 如圖為某同學進行電解水實驗的裝置圖，據此回答：（1）圖中A端為電源的______ （填「正」或「負」）極．

（1）由電解水的裝置可知，圖中A端上的試管1收集的氣體較多，是氫氣，A應為電源的負極，則試管2收集的氣體是氧氣．做該實驗時，事先在水中加入少量稀硫酸的目的是：增強水的導電性．
（2）由上述分析可知，1試管中收集到的氣體是氫氣，1、2試管中收集到的氣體的體積比約為2：1．該反應的符號表達式為：2H₂O