一、水的介绍
水(H₂O)是由氢、氧两种元素组成的无机物,在常温常压下为无色无味的透明液体。
水是最常见的物质之一,是包括人类在内所有生命生存的重要资源,也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。人类很早就开始对水产生了认识,东西方古代朴素的物质观中都把水视为一种基本的组成元素,水是中国古代五行之一;西方古代的四元素说中也有水。
二、水的生理功能
1、溶解消化功能
水是体内一切生理过程中生物化学变化必不可少的介质。水具有很强的溶解能力和电离能力(水分子极性大),可使水溶性物质以溶解状态和电解质离子状态存在,甚至一些脂肪和蛋白质也能在适当条件下溶解于水中,构成乳浊液或胶体溶液。溶解或分散于水中的物质有利于体内化学反应的有效进行。
食物进入空腔和胃肠后,依靠消化器官分泌出的消化液,如唾液、胃液、胰液、肠液、胆汁等,才能进行食物消化和吸收。在这些消化液中水的含量高达90%以上。
2、参与代谢功能
在新陈代谢过程中,人体内物质交换和化学反应都是在水中进行的。水不仅是体内生化反应的介质,而且水本身也参与体内氧化、还原、合成、分解等化学反应。水是各种化学物质在体内正常代谢的保证。
如果人体长期缺水,代谢功能就会异常,会使代谢减缓从而堆积过多的能量和脂肪,使人肥胖。
3、载体运输功能
由于水的溶解性好,流动性强,又包含于体内各个组织器官,水充当了体内各种营养物质的载体。在营养物质的运输和吸收、气体的运输和交换、代谢产物的运输与排泄中,水都是起着极其重要的作用。比如,运送氧气、维生素、葡萄糖、氨基酸、酶、激素到全身;把尿素、尿酸等代谢废物运往肾脏,随尿液排出体外。
4、调节抑制功能
水的比热高,对机体有调节体温的作用。防止中暑最好的办法就是多喝水。这是因为认为摄入的三大产能营养素在水的参与下,利用氧气进行氧化代谢,释放能量,再通过水的蒸发可散发大量能量,避免体温升高。当人体缺水时,多余的能量就难以及时散出,从而引发中暑。
5、润滑滋润功能
在缺水的情况下做运动是有风险的。因为组织器官缺少了水的润滑,很容易造成磨损。因此,运动前的1个小时最好要先喝充足的水。体内关节、韧带、肌肉、膜等处的活动,都由水作为润滑剂。水的黏度小,可使体内摩擦部位润滑,减少体内脏器的摩擦,防止损伤,并可使器官运动灵活。
同时水还有滋润功能,使身体细胞经常处于湿润状态,保持肌肤丰满柔软。定时定量补水,会让皮肤特别水润、饱满、有弹性。可以说,水是美肤的佳品。
6、稀释和排毒功能
不爱喝水的人往往容易长痘痘,这是因为人体排毒必须有水的参与。没有足够的水,毒素就难以有效排出,淤积在体内,就容易引发痘痘。其实,水不仅有很好的溶解能力,而且有重要的稀释功能,肾脏排泄水的同时可将体内代谢废物、毒物及食入的多余药物等一并排出,减少肠道对毒素的吸收,防止有害物质在体内慢性蓄积而引发中毒。因此,服药时应喝足够的水,以利于有效地消除药品带来的副作用。
三、水的分类
按分子量:
1、重水
重水(heavy water)(氧化氘)是由氘和氧组成的化合物。分子式D₂O,分子量20.0275,比普通水(H₂O)的分子量18.0153高出约11%,因此叫做重水。在天然水中,重水的含量约占0.015%。由于氘与氢的性质差别极小,因此重水和普通水也很相似。重水的离子积常数为1.6*10-15。
2、轻水
为了与重水区别,将普通水称为轻水。动力堆中的慢化剂,大多是轻水、重水和石墨;它们的冷却剂,则多是轻水、重水和氦等气体。唯有轻水是目前各种反应堆中用得最广的慢化剂和冷却剂。
普通水(H2O)经过净化,用做反应堆的冷却剂和中子的慢化剂,叫做轻水。轻水为相对分子质量为1的H原子和相对分子质量为16的O原子构成的水。其相对分子质量为18。另外,还有相对分子质量为20,22等的水。在中学化学阶段,相对分子质量为18的水称为轻水。
按日常生活
1、地下水与地表水
地下水——有机物和微生物污染较少,而离子则溶解较多,通常硬度较高,蒸馏烧水时易结水垢;有时锰氟离子超标,不能满足生产生活用水需求。
地表水——较地下水有机物和微生物污染较多,如果该地属石灰岩地区,其地表水往往也有较大的硬度,如四川的德阳、绵阳、广元、阿坝等地区。
2、硬水与软水
硬水——水中钙镁等金属离子的总浓度称为硬度,硬水对锅炉等生产用水影响很大,应对其进行软化、脱盐处理。硬度大于200mg/L的通常就称之为硬水。
软水——即硬度较小的水。
3、原水与净水
原水——通常是指水处理设备的进水,如常用的城市自来水、城郊地下水、野外地表水等,常以TDS值(水中溶解性总固体含量)检测其水质,中国城市自来水TDS值通常为100~400ppm。
净水——原水经过水处理设施处理后即称之为净水。
4、纯净水与蒸馏水
纯净水——原水经过反渗透和杀菌装置等成套水处理设施后,除去了原水中绝大部分无机盐离子、微生物和有机物杂质,可以直接生饮的纯水。
蒸馏水——以蒸馏方式制备的纯水,通常不用于饮用。
5、纯水和超纯水
纯水——以反渗透、蒸馏、离子交换等方法制备的去离子水,其TDS值通常<5PPm,电导率通常<10μs/cm(电阻值>0.1MΩ.cm)。
超纯水——以离子交换、蒸馏、电除盐等方法将纯水进一步提纯去离子即得,其TDS值不可测,电导率通常<0.1μs/cm(电阻值>10MΩ.cm),其离子几乎完全去除。理论上最纯水电阻值为18.25 MΩ.cm。
6、纯化水和注射用水
纯化水——医药行业用纯水,电导率要求<2μs/cm。
注射用水——纯化水经多效蒸馏、
超滤法再次提纯去除热原后可以配制注射剂的水。
四、水的消化吸收
人体通常每天通过呼吸和皮肤蒸发排出水分约850ml,称为不显性失水。为了消化食物,胃肠每天分泌的消化液约为8200ml,但绝大部分在回肠末端和右半结肠被重吸收,只有150ml左右的水由粪便排出。成人每天从肾脏排泄固体废物一般不少于35g,每克至少需15ml尿液才能溶解排出体外,因而每天尿量维持在1000~1500ml比较合理。人体如果丧失10%水分即会感到不适,丧失20%就会对生命带来危险。
肾的主要功能是过滤血液中杂质(尿素等等),产生大量原尿再重吸收其中大部分,含杂质的小部分(尿)则排出人体。
正常情况下,摄入的水分要经过脾胃的消化吸收,充分参与津液、血液的新陈代谢,最后通过出汗和大小便将代谢废物和水分排出身体。正常的出汗和大小便非常重要,一是水分的平衡,二是代谢废物的排出;而且出汗和大小便排出的代谢废物有不同,不能完全互相替代。身体状态有问题时,摄入的水分不能充分参与津液、血液的新陈代谢,可能从肠道直接排出,也可能原尿重吸收不足,形成大量尿液排出;也可能成为身体无法接受的废水,出现水肿等问题。
五、水的需要量和食物来源
从水的代谢和平衡可知:
(1)成人平均每天需要2500ml水。一般而言,
(2)婴幼儿每千克体重,每天需饮水110ml;
(3)少年儿童每千克体重需要饮水40ml;
(4)成人每千克体重需要饮水35ml。
水的来源可以说是多种多样的,像日常饮用水和饮料以及其他渠道都可以补充水分。
(1)饮料:正常环境,饮料可补给水分900至1500ml,但个体之间差异极大,平均为1100ml;
(2)固体食物:食物中都含有水,此项每天可补充1000ml;
(3)代谢水:蛋白质、脂肪、碳水化合物三大热营养素在体内氧化放出热能的同时也产生水。