水（化學(xué)式）是一種無機(jī)、透明、無味、無臭、幾乎無色的化學(xué)物質(zhì)，是地球水圈和所有已知生物體的流體（在其中充當(dāng)溶劑）的主要成分。它對(duì)所有已知的生命形式都至關(guān)重要，盡管它既不提供食物、能量，也不提供有機(jī)微量營(yíng)養(yǎng)素。它的化學(xué)式表明它的每個(gè)分子含有1個(gè)氧和 2個(gè)氫原子, 以共價(jià)鍵連接. 氫原子以 104.45° 的角度連接到氧原子上。

水在世界經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)途貿(mào)易是通過船只運(yùn)輸?shù)耐ㄟ^海洋、河流、湖泊和運(yùn)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(jī)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(xué)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(dòng)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(dá)大海。

大多數(shù)在海洋中發(fā)現(xiàn)的水蒸氣都會(huì)返回到它，但風(fēng)將水蒸氣以與徑流進(jìn)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(xiàn)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(dāng)高密度的水蒸氣遇到?jīng)鏊谋砻鏁r(shí)凝結(jié)的小水滴。露水通常在早晨溫度最低的時(shí)候形成，就在日出之前以及地球表面溫度開始升高的時(shí)候?？諝庵械睦淠部梢哉凵潢柟猱a(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(jì)算水質(zhì)參數(shù)的數(shù)學(xué)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(jī)會(huì)。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(dāng)一片土地（通常是低洼地帶）被水覆蓋時(shí)，就會(huì)發(fā)生洪水，當(dāng)河流溢出河岸或發(fā)生風(fēng)暴潮時(shí)，就會(huì)發(fā)生洪水。另一方面，干旱是一個(gè)地區(qū)注意到其供水不足的數(shù)月或數(shù)年的延長(zhǎng)期。當(dāng)一個(gè)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(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。

水資源

水既作為“存量”又作為“流動(dòng)”出現(xiàn)。水可以儲(chǔ)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(dá)大海。

在全球淡水總量中，估計(jì)有 69% 儲(chǔ)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(chǔ)存的時(shí)間長(zhǎng)度變化很大：一些含水層由儲(chǔ)存了數(shù)千年的水組成，但湖水量可能會(huì)隨季節(jié)波動(dòng)，在干旱時(shí)期減少，在潮濕時(shí)期增加。一些地區(qū)的很大一部分供水是從儲(chǔ)存的水中提取的水，當(dāng)取水量超過補(bǔ)給量時(shí)，水量就會(huì)減少。據(jù)估計(jì)，用于灌溉的總用水量中多達(dá) 30% 來自不可持續(xù)的地下水抽取，從而導(dǎo)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(diǎn)而增加，而不是在高于冰點(diǎn)的溫度下達(dá)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(shí)際上是一個(gè)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(rèn)為是理所當(dāng)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(fù)雜水系統(tǒng)的發(fā)達(dá)國(guó)家。但日益增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)、人口和氣候壓力正在增加人們對(duì)水資源問題的關(guān)注，導(dǎo)致對(duì)固定水資源的競(jìng)爭(zhēng)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(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)耗水的肉類消費(fèi)量的擴(kuò)大，以及對(duì)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(huì)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(dāng)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(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)，已經(jīng)造成了嚴(yán)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(yùn)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(dòng)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(shí)可以排出0.8到1升水，但運(yùn)動(dòng)等壓力可以減少這一數(shù)量。人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)時(shí)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(fēng)險(xiǎn)，這可能是致命的。研究表明，進(jìn)餐時(shí)額外的水?dāng)z入量，尤其是高達(dá) 500 毫升，與體重減輕有關(guān)。充足的液體攝入有助于預(yù)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(xì)菌，一些溶質(zhì)是可接受的，甚至可用于增強(qiáng)味道和提供所需的電解質(zhì)。

化學(xué)用途

水在化學(xué)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(jī)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(jī)反應(yīng)中，它通常不用作反應(yīng)溶劑，因?yàn)樗荒芎芎玫厝芙夥磻?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(shí)是合乎需要的。超臨界水最近成為一個(gè)研究課題。氧飽和超臨界水有效燃燒有機(jī)污染物。水蒸氣用于化學(xué)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?yàn)樗鼈兊目捎眯院透邿崛萘靠捎糜诶鋮s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(diǎn)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(jī)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(dòng)安全措施，因?yàn)閺姆磻?yīng)堆中去除水也會(huì)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(dāng)?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(gè)功能。存在更先進(jìn)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(duì)資源的浪費(fèi)，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(chǎng)成本的標(biāo)準(zhǔn)核算，被視為市場(chǎng)無法解釋的外部性。因此，其他人為水污染付出了代價(jià)，而私營(yíng)企業(yè)的利潤(rùn)并沒有重新分配給當(dāng)?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(jìn)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(duì)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(xué)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(xué)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(yán)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(dòng)連接到發(fā)電機(jī)的水輪機(jī)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(jī)。此外，高壓水槍用于精確切割。效果很好，相對(duì)安全，對(duì)環(huán)境無害。它還用于機(jī)械的冷卻以防止過熱，或防止鋸片過熱。

除了用作化學(xué)溶劑外，水還用于許多工業(yè)過程和機(jī)器，例如蒸汽輪機(jī)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(xué)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(xué)領(lǐng)域也扮演著許多重要角色。

水中的溶質(zhì)也會(huì)影響水分活度，從而影響許多化學(xué)反應(yīng)和食品中微生物的生長(zhǎng)。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(huì)降低水分活度——了解這一點(diǎn)很重要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)細(xì)菌在水分活度較低時(shí)停止生長(zhǎng)。[121]微生物的生長(zhǎng)不僅會(huì)影響食品的安全性，還會(huì)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(gè)關(guān)鍵因素，可以通過使用化學(xué)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(jìn)行分類。