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Wasser ist eine anorganische , transparente , geschmacklose , geruchlose und nahezu farblose chemische Substanz , die der Hauptbestandteil ist die Erde ‚s hydrosphere und die Flüssigkeiten aller bekannten lebenden Organismen (in dem sie wirkt als Lösungsmittel [1] ). Es ist wichtig für alle bekannten Lebensformen , obwohl es keine Kalorien oder organischen Nährstoffe enthält . Seine chemische Formel lautet H 2 O, was bedeutet, dass jedes seiner Moleküleenthält einen Sauerstoff und zwei Wasserstoffatome , durch verbunden kovalente Bindungen . Zwei Wasserstoffatome sind in einem Winkel von 104,45 ° an ein Sauerstoffatom gebunden. [2]

"Wasser" ist der Name des flüssigen Zustands von H 2 O bei normaler Umgebungstemperatur und -druck . Es bildet Niederschlag in Form von Regen und Aerosole in Form von Nebel . Wolken werden aus schwebenden Tröpfchen von Wasser und Eis , seinem festen Zustand, gebildet. Bei feiner Verteilung kann kristallines Eis in Form von Schnee ausfallen . Der gasförmige Zustand von Wasser ist Dampf oder Wasserdampf . Wasser bewegt sich kontinuierlich durch den Wasserkreislauf der Verdunstung , Transpiration ( Evapotranspiration)), Kondensation , Niederschlag und Abfluss , die normalerweise das Meer erreichen.

Wasser bedeckt 71% der Erde ist Oberfläche , meist in Meeren und Ozeanen . [3] Kleine Teile des Wassers kommen als Grundwasser (1,7%), in den Gletschern und Eiskappen der Antarktis und Grönlands (1,7%) und in der Luft als Dampf , Wolken (gebildet aus Eis und flüssigem Wasser in der Luft) vor. und Niederschlag (0,001%). [4] [5]

Wasser spielt eine wichtige Rolle in der Weltwirtschaft . Ungefähr 70% des vom Menschen verbrauchten Süßwassers fließt in die Landwirtschaft . [6] Das Fischen in Salz- und Süßwasserkörpern ist für viele Teile der Welt eine wichtige Nahrungsquelle . Ein Großteil des Fernhandels mit Waren (wie Öl, Erdgas und hergestellten Produkten) wird mit Booten durch Meere , Flüsse , Seen und Kanäle transportiert . Große Mengen von Wasser, Eis und Dampf werden zur Kühlung und Heizung , inIndustrie und Haushalte . Wasser ist ein ausgezeichnetes Lösungsmittel für eine Vielzahl von mineralischen und organischen Substanzen. als solches ist es weit verbreitet in industriellen Prozessen sowie beim Kochen und Waschen . Wasser, Eis und Schnee spielen auch eine zentrale Rolle bei vielen Sportarten und anderen Unterhaltungsformen wie Schwimmen , Vergnügungsbootfahren , Bootsrennen , Surfen , Sportfischen , Tauchen , Eislaufen und Skifahren .

Etymologie

Das Wort Wasser stammt aus dem altenglischen Wasser , aus dem protogermanischen * Katar (Quelle auch aus dem altsächsischen Katar , dem altfriesischen Wetir , dem niederländischen Wasser , dem althochdeutschen Wazzar , dem deutschen Wasser , dem Vatn , dem gotischen ato ( Wato ), aus dem Proto-Indo -Europäische * wod-or , angehängte Form der Wurzel * wed- ("Wasser"; "nass"). [7] Auch verwandtdurch die indogermanische Wurzel mit griechischem ύδωρ ( ýdor ), russischem вода́ ( vodá ), irischem uisce und albanischem ujë .

Geschichte

Chemische und physikalische Eigenschaften

Wasser ( H.
2
O
) ist eine polare anorganische Verbindung , die bei Raumtemperatur eine geschmacks- und geruchsneutrale Flüssigkeit ist, nahezu farblos mit einem Hauch von Blau . Dieses einfachste Chalkogenid ist die mit Abstand am besten untersuchte chemische Verbindung und wird wegen seiner Fähigkeit, viele Substanzen aufzulösen, als "universelles Lösungsmittel" bezeichnet. [8] [9] Dies ermöglicht es, das " Lösungsmittel des Lebens" zu sein: [10] In der Tat enthält Wasser, wie es in der Natur vorkommt, fast immer verschiedene gelöste Substanzen, und es sind spezielle Schritte erforderlich, um chemisch reines Wasser zu erhalten. Wasser ist die einzige übliche Substanz, die unter normalen terrestrischen Bedingungen als Feststoff , Flüssigkeit und Gas vorliegt. [11]

Zustände

Die drei gemeinsamen Zustände der Materie

Zusammen mit oxidane , Wasser ist eine der beiden offiziellen Namen für die chemische Verbindung H
2
O
; [12] Es ist auch die flüssige Phase von H.
2
O
. [13] Die beiden anderen häufigen Zustände der Materie von Wasser sind die feste Phase Eis und die gasförmige Phase Wasserdampf oder Dampf . Das Hinzufügen oder Entfernen von Wärme kann zu Phasenübergängen führen : Gefrieren (Wasser zu Eis), Schmelzen (Eis zu Wasser), Verdampfen (Wasser zu Dampf), Kondensation (Dampf zu Wasser), Sublimation (Eis zu Dampf) und Ablagerung (Dampf zu Wasser) Eis). [14]

Dichte

Wasser unterscheidet sich von den meisten Flüssigkeiten dadurch, dass es beim Gefrieren weniger dicht wird. [16] Bei einem Druck von 1 atm erreicht es seine maximale Dichte von 1.000 kg / m 3 bei 3,98 ° C (39,16 ° F). [17] Die Dichte des Eises beträgt 917 kg / m 3 , was einer Ausdehnung von 9% entspricht. [18] [19] Diese Expansion kann enormen Druck ausüben, Rohre platzen lassen und Steine ​​knacken (siehe Frostverwitterung ). [20]

In einem See oder Ozean sinkt Wasser mit 4 ° C auf den Boden und es bildet sich Eis auf der Oberfläche, das auf dem flüssigen Wasser schwimmt. Dieses Eis isoliert das Wasser darunter und verhindert, dass es fest gefriert. Ohne diesen Schutz würden die meisten Wasserorganismen im Winter umkommen. [21]

Phasenübergänge

Bei einem Druck von einer Atmosphäre (atm) schmilzt Eis oder Wasser gefriert bei 0 ° C (32 ° F) und Wasser kocht oder Dampf kondensiert bei 100 ° C (212 ° F). Selbst unterhalb des Siedepunkts kann sich Wasser an seiner Oberfläche durch Verdampfung in Dampf verwandeln (Verdampfung in der gesamten Flüssigkeit wird als Kochen bezeichnet ). Sublimation und Ablagerung treten auch auf Oberflächen auf. [14] Beispielsweise lagert sich Frost auf kalten Oberflächen ab, während sich Schneeflocken durch Ablagerung auf einem Aerosolpartikel oder einem Eiskern bilden. [22] Beim Gefriertrocknen wird ein Lebensmittel eingefroren und dann bei niedrigem Druck gelagert, damit das Eis auf seiner Oberfläche sublimiert. [23]

Die Schmelz- und Siedepunkte hängen vom Druck ab. Eine gute Näherung für die Änderungsrate der Schmelztemperatur mit dem Druck ergibt sich aus der Clausius-Clapeyron-Beziehung :

wo und sind die Molvolumina der flüssigen und festen Phase und ist die molare latente Schmelzwärme. Bei den meisten Substanzen nimmt das Volumen beim Schmelzen zu, so dass die Schmelztemperatur mit dem Druck zunimmt. Da Eis jedoch weniger dicht als Wasser ist, nimmt die Schmelztemperatur ab. [15] In Gletschern kann es unter ausreichend dicken Eismengen zu einem Druckschmelzen kommen, was zu subglazialen Seen führt . [24] [25]

Die Clausius-Clapeyron-Beziehung gilt auch für den Siedepunkt, aber mit dem Flüssigkeits / Gas-Übergang hat die Dampfphase eine viel geringere Dichte als die flüssige Phase, so dass der Siedepunkt mit dem Druck ansteigt. [26] Wasser kann bei hohen Temperaturen in der Tiefsee oder im Untergrund in flüssigem Zustand bleiben. Zum Beispiel überschreiten Temperaturen 205 ° C (401 ° F) in Old Faithful , ein Geysir in Yellowstone Nationalpark . [27] In hydrothermalen Entlüftungsöffnungen kann die Temperatur 400 ° C überschreiten. [28]

Auf Meereshöhe beträgt der Siedepunkt von Wasser 100 ° C. Wenn der atmosphärische Druck mit der Höhe abnimmt, sinkt der Siedepunkt alle 274 Meter um 1 ° C. Das Kochen in großer Höhe dauert länger als das Kochen auf Meereshöhe. Beispielsweise muss bei 1.524 Metern die Garzeit um ein Viertel verlängert werden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. [29] (Umgekehrt kann ein Schnellkochtopf verwendet werden, um die Garzeiten durch Erhöhen der Siedetemperatur zu verkürzen. [30] ) Im Vakuum kocht Wasser bei Raumtemperatur. [31]

Dreifache und kritische Punkte

Phasendiagramm von Wasser vereinfacht

In einem Druck / Temperatur- Phasendiagramm (siehe Abbildung) gibt es Kurven, die Feststoff von Dampf, Dampf von Flüssigkeit und Flüssigkeit von Feststoff trennen. Diese treffen sich an einem einzigen Punkt, dem Tripelpunkt , an dem alle drei Phasen koexistieren können. Der Tripelpunkt liegt bei einer Temperatur von 273,16 K (0,01 ° C) und einem Druck von 611,657 Pascal (0,00604 atm); [32] Es ist der niedrigste Druck, bei dem flüssiges Wasser existieren kann. Bis 2019 wurde der Tripelpunkt verwendet, um die Kelvin-Temperaturskala zu definieren. [33] [34]

Die Wasser / Dampf-Phasenkurve endet bei 647,096 K (373,946 ° C; 705,103 ° F) und 22,064 Megapascal (3.200,1 psi; 217,75 atm). [35] Dies ist als kritischer Punkt bekannt . Bei höheren Temperaturen und Drücken bilden die Flüssigkeits- und Dampfphasen eine kontinuierliche Phase, die als überkritisches Fluid bezeichnet wird . Es kann allmählich zwischen gas- und flüssigkeitsähnlichen Dichten komprimiert oder expandiert werden. Seine Eigenschaften (die sich stark von denen von Umgebungswasser unterscheiden) sind dichteempfindlich. Beispielsweise kann es sich bei geeigneten Drücken und Temperaturen frei mit unpolaren Verbindungen , einschließlich der meisten organischen Verbindungen, mischen . Dies macht es in einer Vielzahl von Anwendungen nützlich, einschließlich HochtemperaturElektrochemie und als ökologisch harmloses Lösungsmittel oder Katalysator bei chemischen Reaktionen mit organischen Verbindungen. Im Erdmantel wirkt es als Lösungsmittel bei der Bildung, Auflösung und Ablagerung von Mineralien. [36] [37]

Phasen von Eis und Wasser

Die normale Form von Eis auf der Erdoberfläche ist Ice Ih , eine Phase, die Kristalle mit hexagonaler Symmetrie bildet . Eine andere mit kubischer Kristallsymmetrie , Ice Ic , kann in der oberen Atmosphäre auftreten. [38] Mit zunehmendem Druck bildet Eis andere Kristallstrukturen . Bis 2019 wurden 17 experimentell bestätigt und mehrere weitere werden theoretisch vorhergesagt. [39] Wenn Eis zwischen Graphenschichten liegt , bildet es ein quadratisches Gitter. [40]

Die Einzelheiten der chemischen Natur von flüssigem Wasser sind nicht gut verstanden; Einige Theorien legen nahe, dass sein ungewöhnliches Verhalten auf die Existenz von 2 flüssigen Zuständen zurückzuführen ist. [17] [41] [42] [43]

Geschmack und Geruch

Reines Wasser wird normalerweise als geschmacks- und geruchsneutral beschrieben, obwohl Menschen über spezifische Sensoren verfügen, die das Vorhandensein von Wasser im Mund spüren können [44], und Frösche sind dafür bekannt, dass sie es riechen können. [45] Wasser aus gewöhnlichen Quellen (einschließlich Mineralwasser in Flaschen) enthält jedoch normalerweise viele gelöste Substanzen, die ihm unterschiedliche Geschmäcker und Gerüche verleihen können. Menschen und andere Tiere haben Sinne entwickelt, die es ihnen ermöglichen, die Trinkbarkeit von Wasser zu bewerten, indem sie zu salziges oder fauliges Wasser vermeiden . [46]

Farbe und Aussehen

Reines Wasser ist sichtbar blau aufgrund der Absorption von Licht in der Region ca. 600 nm - 800 nm. [47] Die Farbe kann leicht in einem Glas Leitungswasser vor einem rein weißen Hintergrund bei Tageslicht beobachtet werden. Die Hauptabsorptionsbanden, die für die Farbe verantwortlich sind, sind Obertöne der OH- Streckschwingungen . Die scheinbare Intensität der Farbe nimmt nach dem Beer'schen Gesetz mit der Tiefe der Wassersäule zu . Dies gilt beispielsweise auch für ein Schwimmbad, wenn die Lichtquelle Sonnenlicht ist, das von den weißen Fliesen des Schwimmbades reflektiert wird.

In der Natur kann die Farbe aufgrund des Vorhandenseins von Schwebstoffen oder Algen auch von blau nach grün geändert werden.

In der Industrie wird die Nahinfrarotspektroskopie mit wässrigen Lösungen verwendet, da aufgrund der höheren Intensität der unteren Obertöne von Wasser Glasküvetten mit kurzer Weglänge verwendet werden können. Zur Beobachtung des grundlegenden Streckabsorptionsspektrums von Wasser oder einer wässrigen Lösung im Bereich um 3500 cm −1 (2.85 μm) [48] ​​wird eine Weglänge von ca. 25 μm benötigt. Außerdem muss die Küvette sowohl bei 3500 cm –1 transparent als auch wasserunlöslich sein. Calciumfluorid ist ein Material, das üblicherweise für Küvettenfenster mit wässrigen Lösungen verwendet wird.

Die Raman-aktiven Grundschwingungen können beispielsweise mit einer 1 cm-Probenzelle beobachtet werden.

Wasserpflanzen , Algen und andere photosynthetische Organismen können bis zu Hunderten von Metern tief im Wasser leben, da sie vom Sonnenlicht erreicht werden können. Praktisch kein Sonnenlicht erreicht die Teile der Ozeane unter 1.000 Metern Tiefe.

Der Brechungsindex von flüssigem Wasser (1,333 bei 20 ° C) ist viel höher als der von Luft (1,0), ähnlich wie der von Alkanen und Ethanol , aber niedriger als der von Glycerin (1,473), Benzol ( 1,501) ), Schwefelkohlenstoff (1,627) und übliche Glasarten (1,4 bis 1,6). Der Brechungsindex von Eis (1,31) ist niedriger als der von flüssigem Wasser.

Polares Molekül

Tetraedrische Struktur von Wasser

In einem Wassermolekül bilden die Wasserstoffatome mit dem Sauerstoffatom einen Winkel von 104,5 °. Die Wasserstoffatome befinden sich in der Nähe von zwei Ecken eines Tetraeders, der auf dem Sauerstoff zentriert ist. An den anderen beiden Ecken befinden sich einzelne Valenzelektronenpaare, die nicht an der Bindung beteiligt sind. In einem perfekten Tetraeder würden die Atome einen Winkel von 109,5 ° bilden, aber die Abstoßung zwischen den einzelnen Paaren ist größer als die Abstoßung zwischen den Wasserstoffatomen. [49] [50] Die OH-Bindungslänge beträgt ca. 0,096 nm. [51]

Andere Substanzen haben eine tetraedrische Molekülstruktur, beispielsweise Methan ( CH
4
) und Schwefelwasserstoff ( H.
2
S
). Sauerstoff ist jedoch elektronegativer (hält seine Elektronen fester fest) als die meisten anderen Elemente, sodass das Sauerstoffatom eine negative Ladung behält, während die Wasserstoffatome positiv geladen sind. Zusammen mit der gebogenen Struktur verleiht dies dem Molekül ein elektrisches Dipolmoment und es wird als polares Molekül klassifiziert . [52]

Wasser ist ein gutes polares Lösungsmittel , das viele Salze und hydrophile organische Moleküle wie Zucker und einfache Alkohole wie Ethanol löst . Wasser löst auch viele Gase wie Sauerstoff und Kohlendioxid auf - letztere lassen kohlensäurehaltige Getränke, Schaumweine und Biere sprudeln. Darüber hinaus werden viele Substanzen in lebenden Organismen wie Proteine , DNA und Polysaccharide in Wasser gelöst. Die Wechselwirkungen zwischen Wasser und den Untereinheiten dieser Biomakromoleküle formen die Proteinfaltung und die DNA-Basenpaarungund andere lebenswichtige Phänomene ( hydrophober Effekt ).

Viele organische Substanzen (wie Fette, Öle und Alkane ) sind hydrophob , dh wasserunlöslich. Viele anorganische Substanzen sind ebenfalls unlöslich, einschließlich der meisten Metalloxide , -sulfide und -silikate .

Wasserstoffbrückenbindung

Modell der Wasserstoffbrücken (1) zwischen Wassermolekülen

Aufgrund seiner Polarität kann ein Wassermolekül im flüssigen oder festen Zustand bis zu vier Wasserstoffbrücken mit benachbarten Molekülen bilden. Wasserstoffbrückenbindungen sind etwa zehnmal so stark wie die Van-der-Waals-Kraft , die in den meisten Flüssigkeiten Moleküle aneinander zieht. Dies ist der Grund, warum die Schmelz- und Siedepunkte von Wasser viel höher sind als die anderer analoger Verbindungen wie Schwefelwasserstoff. Sie erklären auch die außergewöhnlich hohe spezifische Wärmekapazität (ca. 4,2 J / g / K), die Schmelzwärme (ca. 333 J / g), die Verdampfungswärme ( 2257 J / g ) und die Wärmeleitfähigkeit(zwischen 0,561 und 0,679 W / m / K). Diese Eigenschaften machen Wasser effektiver bei der Mäßigung des Erdklimas , indem es Wärme speichert und zwischen den Ozeanen und der Atmosphäre transportiert. Die Wasserstoffbrücken von Wasser liegen bei 23 kJ / mol (im Vergleich zu einer kovalenten OH-Bindung bei 492 kJ / mol). Davon entfallen schätzungsweise 90% auf die Elektrostatik, während die restlichen 10% teilweise kovalent sind. [53]

Diese Bindungen sind die Ursache für die hohe Oberflächenspannung des Wassers [54] und die Kapillarkräfte. Die Kapillarwirkung bezieht sich auf die Tendenz von Wasser, sich gegen die Schwerkraft in einem schmalen Rohr nach oben zu bewegen . Auf diese Eigenschaft verlassen sich alle Gefäßpflanzen wie Bäume. [55]

Selbstionisation

Wasser ist eine schwache Lösung von Hydroniumhydroxid - es besteht ein Gleichgewicht von 2H
2
O
H.
3
Ö+
+ OH- -
in Kombination mit der Solvatisierung der resultierenden Hydroniumionen .

Elektrische Leitfähigkeit und Elektrolyse

Reines Wasser hat eine geringe elektrische Leitfähigkeit , die mit der Auflösung einer kleinen Menge ionischen Materials wie Kochsalz zunimmt .

Flüssiges Wasser kann in das aufgespalten werden Elemente , indem ein elektrischer Strom durch sie-ein Verfahren genannt Wasserstoff und Sauerstoff Elektrolyse . Die Zersetzung erfordert mehr Energieeintrag als die durch den inversen Prozess freigesetzte Wärme (285,8 kJ / mol oder 15,9 MJ / kg). [56]

Mechanische Eigenschaften

Flüssiges Wasser kann für die meisten Zwecke als inkompressibel angenommen werden: seine Kompressibilität reicht von 4,4 bis 5,1 × 10 –10  Pa –1 unter normalen Bedingungen. [57] Selbst in Ozeanen in 4 km Tiefe mit einem Druck von 400 atm leidet Wasser nur unter einer Volumenverringerung von 1,8%. [58]

Die Viskosität von Wasser beträgt etwa 10 –3 Pa · s oder 0,01 Poise bei 20 ° C (68 ° F), und die Schallgeschwindigkeit in flüssigem Wasser liegt je nach Bedarf zwischen 1.400 und 1.540 m / s (4.600 und 5.100 ft / s) auf Temperatur. Schall bewegt sich mit geringer Dämpfung über weite Strecken im Wasser, insbesondere bei niedrigen Frequenzen (ungefähr 0,03 dB / km für 1 k Hz ), eine Eigenschaft, die von Walen und Menschen für die Kommunikation und Umgebungserfassung ( Sonar ) ausgenutzt wird . [59]

Reaktivität

Metallelemente, die elektropositiver als Wasserstoff sind, insbesondere Alkalimetalle und Erdalkalimetalle wie Lithium , Natrium , Calcium , Kalium und Cäsium, verdrängen Wasserstoff aus Wasser, bilden Hydroxide und setzen Wasserstoff frei. Bei hohen Temperaturen reagiert Kohlenstoff mit Dampf unter Bildung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff.

Auf der Erde

Wasser bedeckt 71% der Erdoberfläche; Die Ozeane enthalten 96,5% des Erdwassers. Die Eisdecke der Antarktis , die 61% des gesamten Süßwassers der Erde enthält, ist unten sichtbar. Kondensiertes atmosphärisches Wasser kann als Wolken betrachtet werden, die zur Albedo der Erde beitragen .

Hydrologie ist das Studium der Bewegung, Verteilung und Qualität von Wasser auf der ganzen Erde. Die Untersuchung der Wasserverteilung ist die Hydrographie . Die Untersuchung der Verteilung und Bewegung des Grundwassers ist die Hydrogeologie , der Gletscher die Glaziologie , der Binnengewässer die Limnologie und die Verteilung der Ozeane die Ozeanographie . Ökologische Prozesse mit Hydrologie stehen im Fokus der Ökohydrologie .

Die kollektive Wassermasse auf, unter und über der Oberfläche eines Planeten wird als Hydrosphäre bezeichnet . Das ungefähre Wasservolumen der Erde (die gesamte Wasserversorgung der Welt) beträgt 1,386 × 10 9 Kubikkilometer (3,33 × 10 8 Kubikmeilen). [4]

Flüssiges Wasser befindet sich in Gewässern wie Ozean, Meer, See, Fluss, Bach, Kanal , Teich oder Pfütze . Der größte Teil des Wassers auf der Erde ist Meerwasser . Wasser ist auch in festen, flüssigen und dampfförmigen Zuständen in der Atmosphäre vorhanden. Es kommt auch als Grundwasser in Grundwasserleitern vor .

Wasser ist in vielen geologischen Prozessen wichtig. Das Grundwasser ist in den meisten Felsen , und der Druck dieses Grundwasser beeinflusst Muster von Verwerfungen . Wasser im Mantel ist verantwortlich für die Schmelze, die in Subduktionszonen Vulkane erzeugt . Auf der Erdoberfläche ist Wasser sowohl für chemische als auch für physikalische Verwitterungsprozesse wichtig . Wasser und in geringerem, aber immer noch erheblichem Maße Eis sind auch für einen großen Sedimenttransport verantwortlich , der auf der Erdoberfläche stattfindet. Die Ablagerung von transportiertem Sediment bildet viele Arten von Sedimentgesteinen , aus denen sich das Sediment zusammensetztgeologische Aufzeichnung der Erdgeschichte .

Wasserkreislauf

Wasserkreislauf

Der Wasserkreislauf (wissenschaftlich als Wasserkreislauf bekannt) bezieht sich auf den kontinuierlichen Austausch von Wasser innerhalb der Hydrosphäre zwischen Atmosphäre , Bodenwasser , Oberflächenwasser , Grundwasser und Pflanzen.

Wasser bewegt sich ständig durch jede dieser Regionen im Wasserkreislauf , der aus den folgenden Übertragungsprozessen besteht:

  • Verdunstung von Ozeanen und anderen Gewässern in die Luft und Transpiration von Landpflanzen und -tieren in die Luft.
  • Niederschlag durch Wasserdampf, der aus der Luft kondensiert und auf die Erde oder den Ozean fällt.
  • Abfluss vom Land, der normalerweise das Meer erreicht.

Die meisten Wasserdämpfe, die hauptsächlich im Ozean gefunden werden, kehren dorthin zurück, aber Winde transportieren Wasserdampf über Land mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Abfließen ins Meer, etwa 47  Tt pro Jahr, während Verdunstung und Transpiration in Landmassen ebenfalls weitere 72 Tt pro Jahr beitragen. Niederschlag mit einer Rate von 119 Tt pro Jahr über Land hat verschiedene Formen: am häufigsten Regen, Schnee und Hagel , mit einem gewissen Beitrag von Nebel und Tau . [60] Tau sind kleine Wassertropfen, die kondensieren, wenn eine hohe Dichte an Wasserdampf auf eine kühle Oberfläche trifft. Tau bildet sich normalerweise am Morgen, wenn die Temperatur am niedrigsten ist, kurz vor Sonnenaufgang und wenn die Temperatur der Erdoberfläche zu steigen beginnt. [61]Kondenswasser in der Luft kann auch Sonnenlicht brechen , um Regenbogen zu erzeugen .

Wasserabfluss sammelt sich oft über Wassereinzugsgebieten, die in Flüsse fließen. Ein mathematisches Modell zur Simulation des Fluss- oder Stromflusses und zur Berechnung der Wasserqualitätsparameter ist ein hydrologisches Transportmodell . Ein Teil des Wassers wird zur Bewässerung für die Landwirtschaft umgeleitet . Flüsse und Meere bieten Möglichkeiten für Reisen und Handel. Durch Erosion prägt der Abfluss die Umwelt und schafft Flusstäler und Deltasdie reichhaltigen Boden und ebenen Boden für die Einrichtung von Bevölkerungszentren bieten. Eine Überschwemmung tritt auf, wenn ein Gebiet, das normalerweise tief liegt, mit Wasser bedeckt ist. Dies tritt auf, wenn ein Fluss über seine Ufer fließt oder eine Sturmflut auftritt. Andererseits ist Dürre ein längerer Zeitraum von Monaten oder Jahren, in denen eine Region einen Mangel an Wasserversorgung feststellt. Dies tritt auf, wenn eine Region aufgrund ihrer Topographie oder ihrer Lage in Bezug auf den Breitengrad konstant unterdurchschnittlichen Niederschlag erhält .

Frischwasserspeicher

Wasser tritt sowohl als "Vorrat" als auch als "Fluss" auf. Wasser kann als Seen, Wasserdampf, Grundwasser oder "Grundwasserleiter" sowie als Eis und Schnee gespeichert werden. Vom Gesamtvolumen des globalen Süßwassers werden schätzungsweise 69 Prozent in Gletschern und permanenter Schneedecke gespeichert. 30 Prozent sind im Grundwasser; und die restlichen 1 Prozent in Seen, Flüssen, der Atmosphäre und Biota. [62]Die Dauer der Speicherung von Wasser ist sehr unterschiedlich: Einige Grundwasserleiter bestehen aus Wasser, das über Tausende von Jahren gespeichert wurde. Das Seevolumen kann jedoch saisonal schwanken, während Trockenperioden abnehmen und bei Nässe zunehmen. Ein wesentlicher Teil der Wasserversorgung in einigen Regionen besteht aus Wasser, das aus in Vorräten gespeichertem Wasser gewonnen wird. Wenn die Entnahmen die Wiederaufladung überschreiten, nehmen die Vorräte ab. Schätzungen zufolge stammen bis zu 30 Prozent des gesamten zur Bewässerung verwendeten Wassers aus nicht nachhaltigen Grundwasserentnahmen, was zu einer Erschöpfung des Grundwassers führt. [63]

Meerwasser und Gezeiten

Meerwasser enthält durchschnittlich etwa 3,5% Natriumchlorid sowie geringere Mengen anderer Substanzen. Die physikalischen Eigenschaften von Meerwasser unterscheiden sich in einigen wichtigen Punkten von Süßwasser . Es gefriert bei einer niedrigeren Temperatur (etwa –1,9 ° C) und seine Dichte nimmt mit abnehmender Temperatur bis zum Gefrierpunkt zu, anstatt bei einer Temperatur über dem Gefrierpunkt die maximale Dichte zu erreichen. Der Salzgehalt von Wasser in großen Meeren variiert zwischen etwa 0,7% in der Ostsee und 4,0% im Roten Meer . (Das Tote Meer , bekannt für seinen extrem hohen Salzgehalt zwischen 30 und 40%, ist wirklich ein Salzsee .)

Gezeiten sind das zyklische Ansteigen und Abfallen des lokalen Meeresspiegels, das durch die Gezeitenkräfte des Mondes und der Sonne verursacht wird, die auf die Ozeane wirken. Gezeiten verursachen Veränderungen in der Tiefe der Meeres- und Flussmündungsgewässer und erzeugen oszillierende Strömungen, die als Gezeitenströme bekannt sind. Die an einem bestimmten Ort erzeugte Flut ist das Ergebnis der sich ändernden Positionen von Mond und Sonne relativ zur Erde, verbunden mit den Auswirkungen der Erdrotation und der lokalen Bathymetrie . Der Küstenstreifen, der bei Flut untergetaucht und bei Ebbe freigelegt ist, die Gezeitenzone , ist ein wichtiges ökologisches Produkt der Gezeiten des Ozeans.

Auswirkungen auf das Leben

Übersicht über Photosynthese (grün) und Atmung (rot)

Aus biologischer Sicht hat Wasser viele unterschiedliche Eigenschaften, die für die Proliferation des Lebens entscheidend sind. Es erfüllt diese Rolle, indem es organischen Verbindungen ermöglicht , auf eine Weise zu reagieren, die letztendlich eine Replikation ermöglicht . Alle bekannten Lebensformen hängen vom Wasser ab. Wasser ist sowohl als Lösungsmittel, in dem sich viele gelöste Stoffe des Körpers auflösen, als auch als wesentlicher Bestandteil vieler Stoffwechselprozesse im Körper von entscheidender Bedeutung. Der Stoffwechsel ist die Summe aus Anabolismus und Katabolismus. Beim Anabolismus wird Wasser aus Molekülen entfernt (durch Energie, die enzymatische chemische Reaktionen erfordert), um größere Moleküle (z. B. Stärken, Triglyceride und Proteine ​​zur Speicherung von Brennstoffen und Informationen) zu züchten. Beim Katabolismus wird Wasser verwendet, um Bindungen aufzubrechen, um kleinere Moleküle zu erzeugen (z. B. Glucose, Fettsäuren und Aminosäuren, die für Kraftstoffe zur Energiegewinnung oder für andere Zwecke verwendet werden sollen). Ohne Wasser könnten diese besonderen Stoffwechselprozesse nicht existieren.

Wasser ist für die Photosynthese und Atmung von grundlegender Bedeutung. Photosynthetische Zellen nutzen die Sonnenenergie, um den Wasserstoff des Wassers vom Sauerstoff abzuspalten. [64] Wasserstoff wird mit CO 2 (aus Luft oder Wasser absorbiert) kombiniert , um Glukose zu bilden und Sauerstoff freizusetzen. [ Bearbeiten ] Alle lebenden Zellen verwenden solche Brennstoffe und oxidieren das Wasserstoff und Kohlenstoff der Energie der Sonne und Reform Wasser und CO zu erfassen 2 in dem Verfahren (Zellatmung).

Wasser ist auch von zentraler Bedeutung für die Säure-Base-Neutralität und die Enzymfunktion. Eine Säure, ein Wasserstoffionendonor (H + , dh ein Protonendonor), kann durch eine Base, einen Protonenakzeptor wie ein Hydroxidion (OH - ), unter Bildung von Wasser neutralisiert werden . Wasser wird mit einem pH-Wert (dem negativen Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration) von 7 als neutral angesehen . Säuren haben pH-Werte von weniger als 7, während Basen Werte von mehr als 7 haben.

Wasserlebensformen

Erdoberflächengewässer sind voller Leben. Die frühesten Lebensformen erschienen im Wasser; Fast alle Fische leben ausschließlich im Wasser, und es gibt viele Arten von Meeressäugern wie Delfine und Wale. Einige Arten von Tieren, wie Amphibien , verbringen Teile ihres Lebens im Wasser und Teile an Land. Pflanzen wie Seetang und Algen wachsen im Wasser und bilden die Grundlage für einige Unterwasserökosysteme. Plankton ist im Allgemeinen die Grundlage der Nahrungskette der Ozeane .

Wasserwirbeltiere müssen Sauerstoff erhalten, um zu überleben, und das auf verschiedene Weise. Fische haben Kiemen anstelle von Lungen , obwohl einige Fischarten, wie der Lungenfisch , beides haben. Meeressäugetiere wie Delfine, Wale, Otter und Robben müssen regelmäßig auftauchen, um Luft zu atmen. Einige Amphibien können Sauerstoff über die Haut aufnehmen. Wirbellose Tiere weisen eine Vielzahl von Modifikationen auf, um in schwach sauerstoffhaltigen Gewässern zu überleben, einschließlich Atemschläuchen (siehe Insekten- und Weichtiersiphons ) und Kiemen ( Carcinus)). Da sich das Leben von Wirbellosen in einem aquatischen Lebensraum entwickelt hat, sind die meisten kaum oder gar nicht auf die Atmung im Wasser spezialisiert.

Auswirkungen auf die menschliche Zivilisation

Wasserbrunnen

Die Zivilisation hat historisch um Flüsse und große Wasserstraßen gediehen; Mesopotamien , die sogenannte Wiege der Zivilisation, lag zwischen den großen Flüssen Tigris und Euphrat ; Die alte Gesellschaft der Ägypter war vollständig vom Nil abhängig . Die frühe Industal-Zivilisation (ca. 3300 v. Chr. Bis 1300 v. Chr.) Entwickelte sich entlang des Indus und der Nebenflüsse, die aus dem Himalaya flossen . Rom wurde auch am Ufer des italienischen Tiber gegründet . Große Metropolen wie Rotterdam , London , Montreal, Paris , New York City , Buenos Aires , Shanghai , Tokio , Chicago und Hongkong verdanken ihren Erfolg teilweise ihrer einfachen Erreichbarkeit über Wasser und der daraus resultierenden Ausweitung des Handels. Inseln mit sicheren Wasserhäfen wie Singapur haben aus demselben Grund floriert. In Ländern wie Nordafrika und dem Nahen Osten, wo das Wasser knapper ist, war und ist der Zugang zu sauberem Trinkwasser ein wichtiger Faktor für die menschliche Entwicklung.

Gesundheit und Umweltverschmutzung

Ein umweltwissenschaftliches Programm - ein Student der Iowa State University, der Wasser entnimmt

Wasser, das für den menschlichen Gebrauch geeignet ist, wird als Trinkwasser oder Trinkwasser bezeichnet. Wasser, das nicht trinkbar ist, kann durch Filtration oder Destillation oder durch eine Reihe anderer Methoden trinkbar gemacht werden . Mehr als 660 Millionen Menschen haben keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. [65] [66]

Wasser, das nicht trinkbar ist, aber beim Schwimmen oder Baden für den Menschen nicht schädlich ist, wird unter verschiedenen anderen Namen als Trink- oder Trinkwasser bezeichnet und manchmal als sicheres Wasser oder "sicher zum Baden" bezeichnet. Chlor ist ein Haut- und Schleimhautreizstoff, der verwendet wird, um Wasser zum Baden oder Trinken sicher zu machen. Seine Verwendung ist hochtechnisch und wird normalerweise durch behördliche Vorschriften überwacht (normalerweise 1 ppm) für Trinkwasser und 1–2 ppm Chlor, das noch nicht mit Verunreinigungen für Badewasser umgesetzt wurde). Badewasser kann unter Verwendung chemischer Desinfektionsmittel wie Chlor oder Ozon oder unter Verwendung von ultraviolettem Licht in einem zufriedenstellenden mikrobiologischen Zustand gehalten werden .

In den USA können nicht trinkbare Formen von Abwasser, die vom Menschen erzeugt werden, als Grauwasser bezeichnet werden , das behandelbar ist und somit leicht wieder trinkbar gemacht werden kann, und Schwarzwasser , das im Allgemeinen Abwasser und andere Formen von Abfällen enthält, die einer weiteren Behandlung bedürfen um wiederverwendbar gemacht zu werden. Grauwasser macht 50–80% des Abwassers in Wohngebieten aus, das durch sanitäre Einrichtungen eines Haushalts erzeugt wird ( Waschbecken , Duschen und Küchenabflüsse, jedoch keine Toiletten, die Schwarzwasser erzeugen). Diese Begriffe können in anderen Ländern und Kulturen unterschiedliche Bedeutungen haben.

Süßwasser ist eine erneuerbare Ressource, die durch den natürlichen Wasserkreislauf zurückgeführt wird . Der Druck auf den Zugang zu Süßwasser resultiert jedoch aus der natürlich ungleichmäßigen räumlichen und zeitlichen Verteilung, den wachsenden wirtschaftlichen Anforderungen von Landwirtschaft und Industrie und der steigenden Bevölkerung. Derzeit haben fast eine Milliarde Menschen auf der ganzen Welt keinen Zugang zu sicherem, erschwinglichem Wasser. Im Jahr 2000 haben die Vereinten Nationen die Millenniums-Entwicklungsziele festgelegt, nach denen sich der Anteil der Menschen weltweit ohne Zugang zu sauberem Wasser und sanitären Einrichtungen bis 2015 halbieren soll . Die Fortschritte in Richtung dieses Ziels waren uneinheitlich, und 2015 haben sich die Vereinten Nationen zu den Zielen für nachhaltige Entwicklung verpflichtetbis 2030 einen universellen Zugang zu sicherem und erschwinglichem Wasser und sanitären Einrichtungen zu erreichen. Schlechte Wasserqualität und schlechte sanitäre Einrichtungen sind tödlich; Jährlich werden rund fünf Millionen Todesfälle durch wasserbedingte Krankheiten verursacht. Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass sauberes Wasser jedes Jahr 1,4 Millionen Todesfälle bei Kindern durch Durchfall verhindern könnte . [67]

In den Entwicklungsländern werden 90% des gesamten Abwassers immer noch unbehandelt in lokale Flüsse und Bäche geleitet. [68] Etwa 50 Länder mit etwa einem Drittel der Weltbevölkerung leiden ebenfalls unter mittlerem oder hohem Wasserstress, und 17 dieser Länder extrahieren jährlich mehr Wasser, als durch ihre natürlichen Wasserkreisläufe wieder aufgeladen wird. [69] Die Belastung betrifft nicht nur Oberflächen-Süßwasserkörper wie Flüsse und Seen, sondern verschlechtert auch die Grundwasserressourcen.

Menschliche Verwendung

Gesamtwasserentnahme für landwirtschaftliche, industrielle und kommunale Zwecke pro Kopf, gemessen in Kubikmetern (m³) pro Jahr im Jahr 2010 [70]

Landwirtschaft

Der größte menschliche Wasserverbrauch entfällt auf die Landwirtschaft, einschließlich der bewässerten Landwirtschaft, auf die 80 bis 90 Prozent des gesamten menschlichen Wasserverbrauchs entfallen. [71] In den Vereinigten Staaten werden 42% des zur Verwendung entnommenen Süßwassers für die Bewässerung verwendet, aber die überwiegende Mehrheit des "verbrauchten" (verwendeten und nicht an die Umwelt zurückgegebenen) Wassers fließt in die Landwirtschaft. [72]

Der Zugang zu frischem Wasser wird häufig als selbstverständlich angesehen, insbesondere in Industrieländern, die ausgeklügelte Wassersysteme zum Sammeln, Reinigen und Liefern von Wasser sowie zum Entfernen von Abwasser aufgebaut haben. Wachsender wirtschaftlicher, demografischer und klimatischer Druck erhöht jedoch die Besorgnis über Wasserprobleme, was zu einem zunehmenden Wettbewerb um feste Wasserressourcen führt und das Konzept des Spitzenwassers hervorbringt . [73] Da Bevölkerung und Wirtschaft weiter wachsen, der Verbrauch von wasserdurstigem Fleisch zunimmt und die Nachfrage nach Biokraftstoffen oder neuen wasserintensiven Industrien steigt, sind neue Wasserprobleme wahrscheinlich. [74]

Eine Bewertung des Wassermanagements in der Landwirtschaft wurde 2007 vom International Water Management Institute in Sri Lanka durchgeführt, um festzustellen, ob die Welt über ausreichend Wasser verfügt, um die wachsende Bevölkerung mit Nahrungsmitteln zu versorgen. [75] Sie bewertete die derzeitige Verfügbarkeit von Wasser für die Landwirtschaft auf globaler Ebene und kartierte Standorte mit Wasserknappheit. Es stellte sich heraus, dass ein Fünftel der Weltbevölkerung, mehr als 1,2 Milliarden, in Gebieten mit physischer Wasserknappheit lebt, in denen nicht genügend Wasser vorhanden ist, um alle Anforderungen zu erfüllen. Weitere 1,6 Milliarden Menschen leben in Gebieten mit wirtschaftlicher Wasserknappheit, wenn mangelnde Investitionen in Wasser oder unzureichende menschliche Kapazitäten es den Behörden unmöglich machen, den Wasserbedarf zu decken. Der Bericht stellte fest, dass es möglich sein würde, die in Zukunft benötigten Lebensmittel zu produzieren, aber dass die Fortsetzung der heutigen Lebensmittelproduktion und der Umwelttrends in vielen Teilen der Welt zu Krisen führen würde. Um eine globale Wasserkrise zu vermeiden, müssen sich die Landwirte bemühen, die Produktivität zu steigern, um den wachsenden Bedarf an Lebensmitteln zu decken, während Industrie und Städte Wege finden, Wasser effizienter zu nutzen. [76]

Wasserknappheit wird auch durch die Herstellung wasserintensiver Produkte verursacht. Zum Beispiel Baumwolle : 1 kg Baumwolle - entspricht einer Jeans - benötigt 10,9 Kubikmeter Wasser, um produziert zu werden. Während Baumwolle 2,4% des weltweiten Wasserverbrauchs ausmacht, wird das Wasser in Regionen verbraucht, in denen bereits das Risiko eines Wassermangels besteht. Es wurden erhebliche Umweltschäden verursacht: Beispielsweise war die Ableitung von Wasser durch die ehemalige Sowjetunion von den Flüssen Amu Darya und Syr Darya zur Herstellung von Baumwolle maßgeblich für das Verschwinden des Aralsees verantwortlich . [77]

  • Wasserbedarf pro Tonne Lebensmittel

  • Medien abspielen

    Wasserverteilung bei der Tropfbewässerung unter der Oberfläche

  • Bewässerung von Feldfrüchten

Als wissenschaftlicher Standard

Am 7. April 1795 wurde das Gramm in Frankreich als "das absolute Gewicht eines Volumens reinen Wassers, das einem Würfel von einem Hundertstel Meter entspricht, und bei der Temperatur des schmelzenden Eises" definiert. [78] Aus praktischen Gründen war jedoch ein tausendmal massiverer metallischer Referenzstandard für das Kilogramm erforderlich. Daher wurde mit der genauen Beauftragung der Masse eines Liters Wasser beauftragt. Trotz der Tatsache , dass die Definition des verordneten Gramm angegeben Wassers bei 0 ° C (32 ° F) -A hochreproduzierbare Temperatur -Die Wissenschaftler haben das Standard neu zu definieren und ihre Messungen bei der Temperatur von höchstem Wasser auszuführen Dichte , das wurde zu der Zeit als 4 ° C (39 ° F) gemessen. [79]

Die Kelvin-Temperaturskala des SI- Systems basierte auf dem Tripelpunkt von Wasser, definiert als genau 273,16 K (0,01 ° C; 32,02 ° F), basiert jedoch ab Mai 2019 stattdessen auf der Boltzmann-Konstante . Die Skala ist eine absolute Temperaturskala mit dem gleichen Inkrement wie die Celsius-Temperaturskala, die ursprünglich anhand des Siedepunkts (auf 100 ° C) und des Schmelzpunkts (auf 0 ° C (32 ° eingestellt) definiert wurde F)) Wasser.

Natürliches Wasser besteht hauptsächlich aus den Isotopen Wasserstoff-1 und Sauerstoff-16, aber es gibt auch eine kleine Menge schwererer Isotope, Sauerstoff-18, Sauerstoff-17 und Wasserstoff-2 ( Deuterium ). Der Prozentsatz der schwereren Isotope ist sehr gering, beeinflusst jedoch die Eigenschaften von Wasser. Wasser aus Flüssen und Seen enthält tendenziell weniger schwere Isotope als Meerwasser. Daher ist Standardwasser in der Wiener Standardspezifikation für mittleres Meerwasser definiert .

Zum Trinken

Ein junges Mädchen, das Wasser in Flaschen trinkt
Wasserverfügbarkeit: Der Anteil der Bevölkerung, der nach Ländern verbesserte Wasserquellen nutzt

Der menschliche Körper enthält je nach Körpergröße 55% bis 78% Wasser. [80] richtig funktionieren kann , benötigt der Körper zwischen einer und sieben Litern (0,22 und 1,54 imp gal; 0,26 und 1,85 US gal) [ Bearbeiten ] Wasser pro Tag zu vermeiden Austrocknung ; Die genaue Menge hängt von der Aktivität, der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit und anderen Faktoren ab. Das meiste davon wird über andere Lebensmittel oder Getränke als das Trinken von reinem Wasser aufgenommen. Es ist nicht klar, wie viel Wasser von gesunden Menschen benötigt wird, obwohl die British Dietetic Association empfiehlt, dass 2,5 Liter Gesamtwasser täglich das Minimum sind, um eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr aufrechtzuerhalten, einschließlich 1,8 Liter (6 bis 7 Gläser), die direkt aus Getränken gewonnen werden. [81]In der medizinischen Literatur wird ein geringerer Verbrauch bevorzugt, normalerweise 1 Liter Wasser für einen durchschnittlichen Mann, wobei zusätzliche Anforderungen aufgrund von Flüssigkeitsverlust durch Bewegung oder warmes Wetter ausgeschlossen sind. [82]

Gesunde Nieren können 0,8 bis 1 Liter Wasser pro Stunde ausscheiden, aber Stress wie Bewegung kann diese Menge reduzieren. Menschen können während des Trainings viel mehr Wasser als nötig trinken, wodurch sie dem Risiko einer Wasservergiftung (Hyperhydratation) ausgesetzt sind, die tödlich sein kann. [83] [84] Die populäre Behauptung, dass "eine Person acht Gläser Wasser pro Tag konsumieren sollte", scheint in der Wissenschaft keine wirkliche Grundlage zu haben. [85] Studien haben gezeigt, dass eine zusätzliche Wasseraufnahme, insbesondere bis zu 500 Milliliter (18 imp fl oz; 17 US fl oz) zu den Mahlzeiten, mit Gewichtsverlust verbunden war. [86] [87] [88] [89] [90] [91] Eine ausreichende Flüssigkeitsaufnahme ist hilfreich, um Verstopfung vorzubeugen. [92]

Gefahrensymbol für nicht trinkbares Wasser

Eine ursprüngliche Empfehlung des Food and Nutrition Board des National Research Council der Vereinigten Staaten für die Wasseraufnahme im Jahr 1945 lautete: "Ein gewöhnlicher Standard für verschiedene Personen ist 1 Milliliter pro Kalorie Lebensmittel. Der größte Teil dieser Menge ist in zubereiteten Lebensmitteln enthalten." [93] Der jüngste Bericht des National Research Council über die Aufnahme von Nahrungsmitteln im Allgemeinen wird empfohlen, basierend auf der mittleren Gesamtwasseraufnahme aus US-Umfragedaten (einschließlich Nahrungsquellen): 3,7 Liter (0,81 imp gal; 0,98 US gal) für Männer und 2,7 Liter (0,59 imp gal; 0,71 US gal) Gesamtwasser für Frauen, wobei zu beachten ist, dass das in Lebensmitteln enthaltene Wasser ungefähr 19% der gesamten Wasseraufnahme in der Umfrage ausmachte. [94]

Insbesondere schwangere und stillende Frauen benötigen zusätzliche Flüssigkeiten, um hydratisiert zu bleiben. Das Institute of Medicine (US) empfiehlt, dass Männer im Durchschnitt 3 Liter (0,66 imp gal; 0,79 US gal) und Frauen 2,2 Liter (0,48 imp gal; 0,58 US gal) konsumieren. Schwangere sollten die Aufnahme auf 2,4 Liter erhöhen, und stillende Frauen sollten 3 Liter (12 Tassen) erhalten, da während des Stillens eine besonders große Menge Flüssigkeit verloren geht. [95] Es wird auch angemerkt, dass normalerweise etwa 20% der Wasseraufnahme aus Nahrungsmitteln stammt, während der Rest aus Trinkwasser und Getränken ( einschließlich Koffein ) stammt. Wasser wird in mehreren Formen aus dem Körper ausgeschieden; durch Urin und Kotdurch Schwitzen und durch Ausatmen von Wasserdampf im Atem. Bei körperlicher Anstrengung und Hitzeeinwirkung steigt der Wasserverlust und der tägliche Flüssigkeitsbedarf kann ebenfalls zunehmen.

Menschen benötigen Wasser mit wenigen Verunreinigungen. Übliche Verunreinigungen sind Metallsalze und -oxide wie Kupfer, Eisen, Kalzium und Blei [96] und / oder schädliche Bakterien wie Vibrio . Einige gelöste Stoffe sind akzeptabel und sogar wünschenswert, um den Geschmack zu verbessern und die benötigten Elektrolyte bereitzustellen . [97]

Die größte (volumenmäßig) trinkbare Süßwasserressource ist der Baikalsee in Sibirien. [98]

Waschen

Die Neigung von Wasser zur Bildung von Lösungen und Emulsionen ist bei verschiedenen Waschprozessen nützlich . Waschen ist auch ein wichtiger Bestandteil verschiedener Aspekte der persönlichen Körperhygiene . Der größte Teil des persönlichen Wasserverbrauchs ist auf Duschen , Waschen und Geschirrspülen zurückzuführen und erreicht in Industrieländern Hunderte Liter pro Tag und Person.

Transport

Die Verwendung von Wasser für den Materialtransport durch Flüsse und Kanäle sowie die internationalen Schifffahrtswege ist ein wichtiger Bestandteil der Weltwirtschaft.

Chemische Verwendungen

Wasser wird häufig in chemischen Reaktionen als Lösungsmittel oder Reaktant und seltener als gelöster Stoff oder Katalysator verwendet . Bei anorganischen Reaktionen ist Wasser ein übliches Lösungsmittel, das viele ionische Verbindungen sowie andere polare Verbindungen wie Ammoniak und Verbindungen, die eng mit Wasser verwandt sind , löst . Bei organischen Reaktionen wird es normalerweise nicht als Reaktionslösungsmittel verwendet, da es die Reaktanten nicht gut löst und amphoter (sauer und basisch) und nukleophil ist . Trotzdem sind diese Eigenschaften manchmal wünschenswert. Es wurde auch eine Beschleunigung der Diels-Alder-Reaktionen durch Wasser beobachtet.Überkritisches Wasser war kürzlich ein Forschungsthema. Mit Sauerstoff gesättigtes überkritisches Wasser verbrennt organische Schadstoffe effizient. Wasserdampf wird für einige Prozesse in der chemischen Industrie verwendet. Ein Beispiel ist die Herstellung von Acrylsäure aus Acrolein, Propylen und Propan. [99] [100] [101] [102] Die mögliche Wirkung von Wasser bei diesen Reaktionen umfasst die physikalische, chemische Wechselwirkung von Wasser mit dem Katalysator und die chemische Reaktion von Wasser mit den Reaktionszwischenprodukten.

Wärmeaustausch

Wasser und Dampf sind aufgrund ihrer Verfügbarkeit und hohen Wärmekapazität sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen eine übliche Flüssigkeit, die zum Wärmeaustausch verwendet wird . Kaltes Wasser kann sogar natürlich aus einem See oder dem Meer verfügbar sein. Aufgrund seiner großen latenten Verdampfungswärme ist es besonders effektiv, Wärme durch Verdampfung und Kondensation von Wasser zu transportieren . Ein Nachteil ist, dass Metalle, die üblicherweise in Industrien wie Stahl und Kupfer vorkommen, durch unbehandeltes Wasser und Dampf schneller oxidiert werden. In fast allen WärmekraftwerkenWasser wird als Arbeitsmedium (in einem geschlossenen Kreislauf zwischen Kessel, Dampfturbine und Kondensator) und als Kühlmittel (zum Umtausch der Abwärme in einen Wasserkörper oder zur Verdunstung in einem Kühlturm ) verwendet. . In den Vereinigten Staaten sind Kühlkraftwerke der größte Wasserverbrauch. [103]

In der Atomindustrie kann Wasser auch als Neutronenmoderator eingesetzt werden . In den meisten Kernreaktoren ist Wasser sowohl Kühlmittel als auch Moderator. Dies bietet eine Art passive Sicherheitsmaßnahme, da das Entfernen des Wassers aus dem Reaktor auch die Kernreaktion verlangsamt . Es werden jedoch andere Verfahren zum Stoppen einer Reaktion bevorzugt, und es wird bevorzugt, den Kern mit Wasser bedeckt zu halten, um eine ausreichende Kühlung sicherzustellen.

Überlegungen zum Brand

Wasser wird zur Bekämpfung von Waldbränden verwendet .

Wasser hat eine hohe Verdampfungswärme und ist relativ inert, was es zu einer guten Feuerlöschflüssigkeit macht . Die Verdunstung von Wasser leitet die Wärme vom Feuer weg. Es ist gefährlich, Wasser bei Bränden mit Ölen und organischen Lösungsmitteln zu verwenden, da viele organische Materialien auf Wasser schwimmen und das Wasser dazu neigt, die brennende Flüssigkeit zu verbreiten.

Die Verwendung von Wasser bei der Brandbekämpfung sollte auch die Gefahren einer Dampfexplosion berücksichtigen , die auftreten kann, wenn Wasser bei sehr heißen Bränden auf engstem Raum verwendet wird, und einer Wasserstoffexplosion, wenn Substanzen wie bestimmte Metalle mit Wasser reagieren oder heißer Kohlenstoff wie Kohle, Holzkohle oder Koksgraphit zersetzt das Wasser und erzeugt Wassergas .

Die Kraft solcher Explosionen wurde in der Katastrophe von Tschernobyl gesehen , obwohl das Wasser zu diesem Zeitpunkt nicht aus der Brandbekämpfung stammte, sondern aus dem Wasserkühlsystem des Reaktors. Eine Dampfexplosion trat auf, als durch die extreme Überhitzung des Kerns Wasser in Dampf aufblitzte. Eine Wasserstoffexplosion kann infolge einer Reaktion zwischen Dampf und heißem Zirkonium aufgetreten sein .

Einige Metalloxide, insbesondere Alkalimetalle und Erdalkalimetalle , erzeugen bei der Reaktion mit Wasser so viel Wärme, dass sich eine Brandgefahr entwickeln kann. Der Erdalkalioxid- Branntkalk ist eine Massenware, die häufig in Papiertüten transportiert wird. Wenn diese durchnässt sind, können sie sich entzünden, wenn ihr Inhalt mit Wasser reagiert. [104]

Erholung

Insel San Andrés , Kolumbien

Menschen nutzen Wasser für viele Erholungszwecke sowie zum Sport und zum Sport. Einige davon sind Schwimmen, Wasserski , Bootfahren , Surfen und Tauchen . Darüber hinaus werden einige Sportarten wie Eishockey und Eislaufen auf Eis gespielt. Seen, Strände und Wasserparks sind beliebte Orte, an denen sich Menschen entspannen und erholen können. Viele empfinden den Klang und das Aussehen von fließendem Wasser als beruhigend, und Brunnen und andere Wasserspiele sind beliebte Dekorationen. Einige halten Fische und andere Flora und Fauna in Aquarien oder Teichen für Show, Spaß und Kameradschaft. Menschen nutzen Wasser auch für Schneesportarten wie Skifahren, Rodeln , Motorschlittenfahren oder Snowboarden , bei denen das Wasser gefroren sein muss.

Wasserindustrie

Die Wasserindustrie bietet Haushalten und Industrie Trinkwasser- und Abwasserdienstleistungen (einschließlich Abwasserbehandlung ) an. Zu den Wasserversorgungsanlagen gehören Wasserbrunnen , Zisternen für die Regenwassernutzung , Wasserversorgungsnetze und Wasseraufbereitungsanlagen , Wassertanks , Wassertürme , Wasserleitungen einschließlich alter Aquädukte . Atmosphärische Wassererzeuger sind in Entwicklung.

Trinkwasser wird häufig an Quellen gesammelt , aus künstlichen Bohrungen (Brunnen) im Boden gewonnen oder aus Seen und Flüssen gepumpt. Der Bau von mehr Brunnen an geeigneten Stellen ist daher eine Möglichkeit, mehr Wasser zu produzieren, vorausgesetzt, die Grundwasserleiter können einen angemessenen Durchfluss liefern. Andere Wasserquellen sind Regenwassersammlungen. Wasser muss möglicherweise für den menschlichen Verzehr gereinigt werden. Dies kann die Entfernung von ungelösten Substanzen, gelösten Substanzen und schädlichen Mikroben beinhalten . Beliebte Methoden sind das Filtern mit Sand, der nur ungelöstes Material entfernt, während Chlorierung und Kochen schädliche Mikroben abtöten. Destillationerledigt alle drei Funktionen. Es gibt fortgeschrittenere Techniken wie Umkehrosmose . Die Entsalzung von reichlich vorhandenem Meerwasser ist eine teurere Lösung für küstentrockene Klimazonen .

Die Verteilung des Trinkwassers erfolgt über kommunale Wassersysteme , die Lieferung von Tankschiffen oder als Mineralwasser . Regierungen in vielen Ländern haben Programme, um Wasser kostenlos an Bedürftige zu verteilen.

Eine weitere Option ist die Reduzierung des Verbrauchs durch die Verwendung von Trinkwasser (Trinkwasser) nur für den menschlichen Verzehr. In einigen Städten wie Hongkong wird Meerwasser häufig zum Spülen von Toiletten in der ganzen Stadt verwendet, um die Süßwasserressourcen zu schonen .

Verschmutzendes Wasser kann der größte einzelne Missbrauch von Wasser sein. In dem Maße, in dem ein Schadstoff andere Verwendungen des Wassers einschränkt, wird er zu einer Verschwendung der Ressource, unabhängig von den Vorteilen für den Verursacher. Wie bei anderen Arten von Verschmutzung wird dies nicht in die Standardbilanzierung der Marktkosten einbezogen und als externe Effekte verstanden, die der Markt nicht berücksichtigen kann. So zahlen andere Menschen den Preis für Wasserverschmutzung, während die Gewinne der Privatunternehmen nicht an die lokale Bevölkerung, die Opfer dieser Verschmutzung ist, umverteilt werden. Vom Menschen konsumierte Arzneimittel gelangen häufig in die Wasserwege und können sich nachteilig auf das Wasserleben auswirken, wenn sie sich bioakkumulieren und nicht biologisch abbaubar sind .

Kommunales und industrielles Abwasser wird typischerweise in Kläranlagen behandelt . Die Minderung des verschmutzten Oberflächenabflusses wird durch eine Vielzahl von Präventions- und Behandlungstechniken angegangen. ( Siehe Oberflächenabfluss # Minderung und Behandlung .)

Industrielle Anwendungen

Viele industriellen Prozesse beruhen auf Reaktionen , Chemikalien , gelöst in Wasser, Suspension von Feststoffen in Wasser unter Verwendung von Schlämmen oder Substanzen mit Wasser zu lösen und zu extrahieren, oder Produkte oder Prozessausrüstung zu waschen. Prozesse wie Bergbau , chemischer Aufschluss , Bleichen von Zellstoff , Papierherstellung , Textilherstellung, Färben, Drucken und Kühlen von Kraftwerken verbrauchen große Mengen Wasser, erfordern eine spezielle Wasserquelle und verursachen häufig eine erhebliche Wasserverschmutzung.

Wasser wird zur Stromerzeugung verwendet . Wasserkraft ist Strom aus Wasserkraft . Wasserkraft kommt aus Wasser, das eine an einen Generator angeschlossene Wasserturbine antreibt. Wasserkraft ist eine kostengünstige, umweltfreundliche und erneuerbare Energiequelle. Die Energie wird durch die Bewegung von Wasser geliefert. Typischerweise wird ein Damm an einem Fluss gebaut, wodurch ein künstlicher See dahinter entsteht. Aus dem See fließendes Wasser wird durch Turbinen gedrückt, die Generatoren antreiben.

Der Drei-Schluchten-Damm ist das größte Wasserkraftwerk .

Druckwasser wird beim Wasserstrahlen und bei Wasserstrahlschneidern verwendet . Auch Hochdruckwasserpistolen werden zum präzisen Schneiden verwendet. Es funktioniert sehr gut, ist relativ sicher und nicht umweltschädlich. Es wird auch zur Kühlung von Maschinen verwendet, um eine Überhitzung oder eine Überhitzung der Sägeblätter zu verhindern.

Wasser wird neben seiner Verwendung als chemisches Lösungsmittel auch in vielen industriellen Prozessen und Maschinen wie der Dampfturbine und dem Wärmetauscher verwendet . Die Einleitung von unbehandeltem Wasser aus industriellen Anwendungen ist eine Verschmutzung . Die Verschmutzung umfasst abgelassene gelöste Stoffe (chemische Verschmutzung) und abgelassenes Kühlwasser ( thermische Verschmutzung ). Die Industrie benötigt für viele Anwendungen reines Wasser und verwendet eine Vielzahl von Reinigungstechniken sowohl bei der Wasserversorgung als auch bei der Wasserableitung.

Nahrungsmittelverarbeitung

Wasser kann zum Kochen von Lebensmitteln wie Nudeln verwendet werden
Steriles Wasser zur Injektion

Kochen , Dämpfen und Kochen sind beliebte Kochmethoden, bei denen Lebensmittel häufig in Wasser oder in den gasförmigen Zustand Dampf eingetaucht werden müssen. [105] Wasser wird auch zum Geschirrspülen verwendet . Wasser spielt auch im Bereich der Lebensmittelwissenschaft eine wichtige Rolle .

In Wasser enthaltene gelöste Stoffe wie Salze und Zucker beeinflussen die physikalischen Eigenschaften von Wasser. Die Siede- und Gefrierpunkte von Wasser werden durch gelöste Stoffe sowie den Luftdruck beeinflusst , der wiederum von der Höhe beeinflusst wird. Wasser kocht bei niedrigeren Temperaturen mit dem niedrigeren Luftdruck, der in höheren Lagen auftritt. Ein Mol Saccharose (Zucker) pro Kilogramm Wasser erhöht den Siedepunkt von Wasser um 0,51 ° C und ein Mol Salz pro kg erhöht den Siedepunkt um 1,02 ° C; In ähnlicher Weise senkt eine Erhöhung der Anzahl gelöster Partikel den Gefrierpunkt des Wassers. [106]

Gelöste Stoffe im Wasser beeinflussen auch die Wasseraktivität, die viele chemische Reaktionen und das Wachstum von Mikroben in Lebensmitteln beeinflusst. [107] Die Wasseraktivität kann als Verhältnis des Dampfdrucks von Wasser in einer Lösung zum Dampfdruck von reinem Wasser beschrieben werden. [106] Gelöste Stoffe im Wasser senken die Wasseraktivität - dies ist wichtig zu wissen, da das meiste Bakterienwachstum bei geringer Wasseraktivität aufhört. [107] Das mikrobielle Wachstum beeinträchtigt nicht nur die Lebensmittelsicherheit, sondern auch die Konservierung und Haltbarkeit von Lebensmitteln.

Die Wasserhärte ist auch ein kritischer Faktor bei der Lebensmittelverarbeitung und kann durch Verwendung eines chemischen Ionenaustauschsystems verändert oder behandelt werden. Dies kann die Qualität eines Produkts dramatisch beeinträchtigen und eine Rolle bei der Hygiene spielen. Die Wasserhärte wird anhand der im Wasser enthaltenen Calciumcarbonatkonzentration klassifiziert. Wasser wird als weich eingestuft, wenn es weniger als 100 mg / l (UK) [108] oder weniger als 60 mg / l (US) enthält. [109]

Laut einem Bericht von der Water Footprint Organisation im Jahr 2010 veröffentlicht wird , erfordert ein einziges Kilogramm Rindfleisch 15.000 Liter (3,3 × 10 3  imp gal, 4,0 × 10 3  US gal) Wasser; Die Autoren machen jedoch auch deutlich, dass dies ein globaler Durchschnitt ist und Indizienfaktoren die Menge an Wasser bestimmen, die für die Rindfleischerzeugung verwendet wird. [110]^^

Medizinische Verwendung

Wasser zur Injektion steht auf der Liste der wichtigsten Arzneimittel der Weltgesundheitsorganisation . [111]

Verbreitung in der Natur

Im Universum

Der Band 5 ALMA- Empfänger ist ein Instrument, das speziell zur Erkennung von Wasser im Universum entwickelt wurde. [112]

Ein Großteil des Wassers des Universums entsteht als Nebenprodukt der Sternentstehung . Die Bildung von Sternen wird von einem starken Außenwind aus Gas und Staub begleitet. Wenn dieser Materialabfluss schließlich auf das umgebende Gas einwirkt, komprimieren und erwärmen die erzeugten Stoßwellen das Gas. Das beobachtete Wasser wird in diesem warmen, dichten Gas schnell erzeugt. [113]

Am 22. Juli 2011 beschrieb ein Bericht die Entdeckung einer gigantischen Wasserdampfwolke, die "140 Billionen Mal mehr Wasser enthält als alle Ozeane der Erde zusammen" um einen Quasar, der 12 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Laut den Forschern zeigt die "Entdeckung, dass Wasser im Universum fast während seiner gesamten Existenz vorherrscht". [114] [115]

Wasser wurde in interstellaren Wolken in unserer Galaxie , der Milchstraße, entdeckt . [116] Wasser ist wahrscheinlich auch in anderen Galaxien im Überfluss vorhanden, da seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu den am häufigsten vorkommenden Elementen im Universum gehören. Basierend auf Modellen der Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems und anderer Sternensysteme haben die meisten anderen Planetensysteme wahrscheinlich ähnliche Bestandteile.

Wasserdampf

Wasser ist als Dampf vorhanden in:

  • Sonnenatmosphäre : in nachweisbaren Spuren [117]
  • Quecksilberatmosphäre : 3,4% und große Mengen Wasser in der Quecksilber- Exosphäre [118]
  • Atmosphäre der Venus : 0,002% [119]
  • Erdatmosphäre : ~ 0,40% über der vollen Atmosphäre, typischerweise 1–4% an der Oberfläche; sowie die des Mondes in Spuren [120]
  • Marsatmosphäre : 0,03% [121]
  • Atmosphäre von Ceres [122]
  • Atmosphäre des Jupiter : 0,0004% [123] - nur in Eis ; und das seines Mondes Europa [124]
  • Atmosphäre des Saturn - nur in Eis ; Enceladus : 91% [125] und Dione (Exosphäre) [ Zitieren erforderlich ]
  • Uranusatmosphäre - in Spurenmengen unter 50 bar
  • Atmosphäre des Neptun - gefunden in den tieferen Schichten [126]
  • Extrasolare Planetenatmosphären : einschließlich der von HD 189733 b [127] und HD 209458 b , [128] Tau Boötis b , [129] HAT-P-11b , [130] [131] XO-1b , WASP-12b , WASP- 17b und WASP-19b . [132]
  • Sternatmosphäre : nicht nur auf kühlere Sterne beschränkt und sogar in riesigen heißen Sternen wie Betelgeuse , Mu Cephei , Antares und Arcturus nachgewiesen . [131] [133]
  • Zirkumstellaren Scheiben : einschließlich der mehr als die Hälfte der T - Tauri - Sterne wie AA Tauri [131] sowie TW Hydrae , [134] [135] IRC 10216 [136] und APM 08279 + 5255 , [114] [115] VY Canis Majoris und S Persei . [133]

Flüssiges Wasser

Flüssiges Wasser ist auf der Erde vorhanden und bedeckt 71% ihrer Oberfläche. [3] Gelegentlich ist auch flüssiges Wasser in geringen Mengen auf dem Mars vorhanden . [137] Wissenschaftler glauben, dass flüssiges Wasser in den Saturnmonden von Enceladus als 10 Kilometer dicker Ozean etwa 30 bis 40 Kilometer unterhalb der südpolaren Oberfläche von Enceladus [138] [139] und möglicherweise als unterirdische Schicht von Titan vorhanden ist gemischt mit Ammoniak . [140] Jupiters Mond Europa weist Oberflächeneigenschaften auf, die auf einen unterirdischen Flüssigwasserozean hindeuten. [141] Auf Jupiters Mond Ganymed kann auch flüssiges Wasser vorhanden seinals Schicht zwischen Hochdruckeis und Fels. [142]

Wassereis

Wasser ist als Eis vorhanden auf:

Südpolare Eiskappe des Mars während des Mars-Südsommers 2000
  • Mars : unter dem Regolithen und an den Polen. [143] [144]
  • Erde-Mond-System: hauptsächlich als Eisdecke auf der Erde sowie in Mondkratern und Vulkangesteinen [145] Die NASA berichtete im September 2009 über den Nachweis von Wassermolekülen durch den Mondmineralogie-Mapper der NASA an Bord des Raumfahrzeugs Chandrayaan-1 der indischen Weltraumforschungsorganisation. [146]
  • Ceres [147] [148] [149]
  • Jupiters Monde: Europas Oberfläche und auch die von Ganymed [150] und Callisto [151] [152]
  • Saturn: im Ringsystem des Planeten [153] und auf der Oberfläche und dem Mantel von Titan [154] und Enceladus [155]
  • Pluto - Charon - System [153]
  • Kometen [156] [157] und andere verwandte Kuiper Gürtel und Oortwolke Objekte [158]

Und ist wahrscheinlich auch anwesend auf:

  • Mercury ‚s Pole [159]
  • Tethys [160]

Exotische Formen

Wasser und andere flüchtige Stoffe umfassen wahrscheinlich einen Großteil der inneren Strukturen von Uranus und Neptun, und das Wasser in den tieferen Schichten kann in Form von ionischem Wasser vorliegen, in dem die Moleküle in eine Suppe aus Wasserstoff- und Sauerstoffionen zerfallen, und noch tiefer als superionisch Wasser, in dem der Sauerstoff kristallisiert, die Wasserstoffionen jedoch frei im Sauerstoffgitter schweben. [161]

Wasser- und Wohnzone

Die Existenz von flüssigem Wasser und in geringerem Maße seiner gasförmigen und festen Formen auf der Erde ist entscheidend für die Existenz des Lebens auf der Erde, wie wir es kennen. Die Erde befindet sich in der bewohnbaren Zone des Sonnensystems ; Wenn es etwas näher oder weiter von der Sonne entfernt wäre (ungefähr 5% oder ungefähr 8 Millionen Kilometer), wären die Bedingungen, unter denen die drei Formen gleichzeitig vorhanden sein könnten, weitaus weniger wahrscheinlich. [162] [163]

Die Schwerkraft der Erde ermöglicht es ihr, eine Atmosphäre zu halten . Wasserdampf und Kohlendioxid in der Atmosphäre liefern einen Temperaturpuffer ( Treibhauseffekt ), der zur Aufrechterhaltung einer relativ konstanten Oberflächentemperatur beiträgt. Wenn die Erde kleiner wäre, würde eine dünnere Atmosphäre extreme Temperaturen zulassen und so die Ansammlung von Wasser verhindern, außer in polaren Eiskappen (wie auf dem Mars ). [ Zitat benötigt ]

Die Oberflächentemperatur der Erde war während der geologischen Zeit trotz unterschiedlicher Sonneneinstrahlung ( Sonneneinstrahlung ) relativ konstant , was darauf hinweist, dass ein dynamischer Prozess die Temperatur der Erde über eine Kombination aus Treibhausgasen und Oberflächen- oder atmosphärischer Albedo regelt . Dieser Vorschlag ist als Gaia-Hypothese bekannt . [ Zitat benötigt ]

Der Zustand des Wassers auf einem Planeten hängt vom Umgebungsdruck ab, der durch die Schwerkraft des Planeten bestimmt wird. Wenn ein Planet ausreichend massiv ist, kann das Wasser auf ihm aufgrund des durch die Schwerkraft verursachten hohen Drucks auch bei hohen Temperaturen fest sein, wie dies bei den Exoplaneten Gliese 436 b [164] und GJ 1214 b beobachtet wurde . [165]

Recht, Politik und Krise

Eine Schätzung des Anteils der Menschen in Entwicklungsländern mit Zugang zu Trinkwasser 1970–2000

Wasserpolitik ist eine Politik, die von Wasser und Wasserressourcen beeinflusst wird . Aus diesem Grund ist Wasser eine strategische Ressource auf der ganzen Welt und ein wichtiges Element in vielen politischen Konflikten. Es verursacht gesundheitliche Auswirkungen und schädigt die biologische Vielfalt.

Der Zugang zu sauberem Trinkwasser hat sich in den letzten Jahrzehnten in fast allen Teilen der Welt verbessert, aber ungefähr eine Milliarde Menschen haben immer noch keinen Zugang zu sauberem Wasser und über 2,5 Milliarden haben keinen Zugang zu angemessenen sanitären Einrichtungen . [166] Einige Beobachter haben jedoch geschätzt, dass bis 2025 mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung von einer Verwundbarkeit durch Wasser betroffen sein wird. [167] Ein im November 2009 veröffentlichter Bericht legt nahe, dass die Wassernachfrage in einigen Entwicklungsregionen der Welt bis 2030 das Angebot um 50% übersteigen wird. [168]

1,6 Milliarden Menschen haben seit 1990 Zugang zu einer sicheren Wasserquelle erhalten. [169] Der Anteil der Menschen in Entwicklungsländern mit Zugang zu sauberem Wasser soll sich von 30% im Jahr 1970 [170] auf 71% im Jahr 1990, 79%, verbessert haben. im Jahr 2000 und 84% im Jahr 2004. [166]

In einem Bericht der Vereinten Nationen aus dem Jahr 2006 heißt es: "Es gibt genug Wasser für alle", aber der Zugang dazu wird durch Misswirtschaft und Korruption behindert. [171] Darüber hinaus wurden globale Initiativen zur Verbesserung der Effizienz der Hilfeleistung, wie die Pariser Erklärung zur Wirksamkeit der Hilfe , von den Gebern des Wassersektors nicht so effektiv aufgegriffen wie in den Bereichen Bildung und Gesundheit, sodass möglicherweise mehrere Geber daran arbeiten Überlappende Projekte und Empfängerregierungen ohne Handlungsbefugnis. [172]

Die Autoren der umfassenden Bewertung des Wassermanagements in der Landwirtschaft von 2007 nannten eine schlechte Regierungsführung als einen Grund für einige Formen der Wasserknappheit. Water Governance ist eine Reihe formeller und informeller Prozesse, durch die Entscheidungen in Bezug auf das Wassermanagement getroffen werden. Bei einer guten Wasserpolitik geht es in erster Linie darum zu wissen, welche Prozesse in einem bestimmten physischen und sozioökonomischen Kontext am besten funktionieren. Manchmal wurden Fehler gemacht, indem versucht wurde, "Blaupausen", die in den Industrieländern funktionieren, auf Standorte und Kontexte der Entwicklungsländer anzuwenden. Der Mekong ist ein Beispiel; eine Überprüfung durch das International Water Management InstituteBei einer Politik in sechs Ländern, die auf den Mekong angewiesen sind, wurde festgestellt, dass gründliche und transparente Kosten-Nutzen-Analysen und Umweltverträglichkeitsprüfungen selten durchgeführt wurden. Sie entdeckten auch, dass Kambodschas Entwurf eines Wassergesetzes viel komplexer war, als es sein musste. [173]

Aus dem Weltwasserentwicklungsbericht der Vereinten Nationen (WWDR, ​​2003) des World Water Assessment Program geht hervor , dass in den nächsten 20 Jahren die Menge an Wasser, die allen zur Verfügung steht, voraussichtlich um 30% sinken wird. 40% der Weltbevölkerung haben derzeit nicht genügend frisches Wasser für minimale Hygiene . Mehr als 2,2 Millionen Menschen starben im Jahr 2000 an durch Wasser übertragenen Krankheiten (im Zusammenhang mit dem Verbrauch von kontaminiertem Wasser) oder Dürre. Im Jahr 2004 berichtete die britische Wohltätigkeitsorganisation WaterAid , dass alle 15 Sekunden ein Kind an leicht vermeidbaren wasserbedingten Krankheiten stirbt. oft bedeutet dies mangelnde Abwasserentsorgung . [ Zitat benötigt ]

Zu den Organisationen, die sich mit Wasserschutz befassen, gehören die International Water Association (IWA), WaterAid , Water 1st und die American Water Resources Association. Das International Water Management Institute führt Projekte mit dem Ziel durch, ein wirksames Wassermanagement zur Armutsbekämpfung einzusetzen. Wasserbezogene Übereinkommen sind das Übereinkommen der Vereinten Nationen zur Bekämpfung der Wüstenbildung (UNCCD), das Internationale Übereinkommen zur Verhütung der Verschmutzung durch Schiffe , das Seerechtsübereinkommen der Vereinten Nationen und das Ramsar-Übereinkommen . Der Welttag für Wasser findet am 22. März statt [174] undWeltmeertag am 8. Juni. [175]

In der Kultur

Religion

Die Menschen kommen zur Quelle Inda Abba Hadera ( Inda Sillasie , Äthiopien ), um sich in Weihwasser zu waschen

Wasser wird in den meisten Religionen als Reiniger angesehen. Zu den Glaubensrichtungen, die rituelles Waschen ( Waschung ) beinhalten , gehören Christentum , Hinduismus , Islam , Judentum , die Rastafari-Bewegung , Shintoismus , Taoismus und Wicca . Eintauchen (oder aspersion oder affusion ) einer Person im Wasser ist ein zentrales Sakrament des Christentums (wo es genannt wird , Taufe ); Es ist auch Teil der Praxis anderer Religionen, einschließlich des Islam ( Ghusl ), des Judentums ( Mikwe ) und des Sikhismus( Amrit Sanskar ). Darüber hinaus wird in vielen Religionen, einschließlich des Islam und des Judentums, ein Ritualbad in reinem Wasser für die Toten durchgeführt. Im Islam können die fünf täglichen Gebete in den meisten Fällen nach dem Waschen bestimmter Körperteile mit sauberem Wasser ( Wudu ) durchgeführt werden, es sei denn, Wasser ist nicht verfügbar (siehe Tayammum ). Im Shinto wird Wasser in fast allen Ritualen verwendet, um eine Person oder einen Bereich zu reinigen (z. B. im Ritual des Misogi ).

Im Christentum ist heiliges Wasser Wasser, das von einem Priester zum Zweck der Taufe , des Segens von Personen, Orten und Gegenständen oder als Mittel zur Abwehr des Bösen geheiligt wurde . [176] [177]

Im Zoroastrismus wird Wasser ( āb ) als Quelle des Lebens angesehen. [178]

Philosophie

Der antike griechische Philosoph Empedokles vertrat die Auffassung , dass Wasser neben Feuer, Erde und Luft eines der vier klassischen Elemente ist und als das Ylem oder die Grundsubstanz des Universums angesehen wurde. Thales , der von Aristoteles als Astronom und Ingenieur dargestellt wurde, vermutete, dass die Erde, die dichter als Wasser ist, aus dem Wasser hervorging. Thales, ein Monist , glaubte weiter, dass alle Dinge aus Wasser gemacht sind. Platon glaubte, dass die Form des Wassers ein Ikosaeder ist, was erklärt, warum es im Vergleich zur würfelförmigen Erde leicht fließen kann. [179]

In der Theorie der vier Körperstimmungen wurde Wasser mit Schleim in Verbindung gebracht , da er kalt und feucht war. Das klassische Element Wasser war neben Erde , Feuer , Holz und Metall auch eines der fünf Elemente der traditionellen chinesischen Philosophie .

Wasser wird auch in einigen Teilen der traditionellen und populären asiatischen Philosophie als Vorbild genommen . In James Legges Übersetzung des Dao De Jing von 1891 heißt es: "Die höchste Exzellenz ist wie die des Wassers. Die Exzellenz des Wassers zeigt sich darin, dass es allen Dingen zugute kommt und es besetzt, ohne (im Gegenteil) zu streben niedriger Ort, den alle Menschen nicht mögen. Daher ist (sein Weg) dem (dem) Tao nahe "und" Es gibt nichts auf der Welt, das weicher und schwächer ist als Wasser, und doch gibt es nichts, um Dinge anzugreifen, die fest und stark sind das kann Vorrang haben - denn es gibt nichts (so Effektives), für das es geändert werden kann. " [180] GuanziIm Kapitel "Shui di" 水 地 wird die Symbolik des Wassers weiter ausgeführt, indem verkündet wird, dass "der Mensch Wasser ist", und dass dem Charakter der lokalen Wasserressourcen die natürlichen Eigenschaften der Menschen in verschiedenen chinesischen Regionen zugeschrieben werden. [181]

Kunst und Aktivismus

Die Malerin und Aktivistin Fredericka Foster kuratierte The Value of Water in der Kathedrale von St. John the Divine in New York City [182], die eine einjährige Initiative der Kathedrale zu unserer Abhängigkeit vom Wasser verankerte. [183] [184] Die größte Ausstellung, die jemals in der Kathedrale gezeigt wurde. [185] Sie zeigte über vierzig Künstler, darunter Jenny Holzer , Robert Longo , Mark Rothko , William Kentridge , April Gornik , Kiki Smith , Pat Steir und William Kentridge .Alice Dalton Brown , Teresita Fernandez und Bill Viola . [186] [187] Die Think About Water Water Advocacy-Website wurde von Foster erstellt, um Künstler hervorzuheben, die Wasser als Thema oder Medium verwenden.

Dihydrogenmonoxid-Parodie

Der technisch korrekte, aber selten verwendete chemische Name "Dihydrogenmonoxid" von Wasser wurde in einer Reihe von Scherzen und Streiche verwendet , die den wissenschaftlichen Analphabetismus verspotten . Dies begann 1983, als ein Artikel zum Aprilscherz in einer Zeitung in Durand, Michigan, erschien . Die falsche Geschichte bestand aus Sicherheitsbedenken bezüglich der Substanz. [188]

Siehe auch

  • Umriss des Wassers
  • Wasser (Datenseite) ist eine Sammlung der chemischen und physikalischen Eigenschaften von Wasser.
  • Aquaphobie (Angst vor Wasser)
  • Mpemba-Effekt
  • Dehydration
  • Orale Rehydrationstherapie
  • Durst
  • Wasserklemmanalyse

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Weiterführende Literatur

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  • Debenedetti, PG., Und HE Stanley, "Supercooled and Glassy Water", Physics Today 56 (6), S. 40–46 (2003). PDF zum Herunterladen (1,9 MB)
  • Franks, Felix (2007). Wasser: eine Matrix des Lebens (2. Aufl.). Royal Society of Chemistry. ISBN 9781847552341.
  • Gleick, PH. (Herausgeber), The World's Water: Der Zweijahresbericht über Süßwasserressourcen . Island Press, Washington, DC (veröffentlicht ab 1998 alle zwei Jahre) The World's Water, Island Press
  • Jones, Oliver A.; Lester, John N.; Voulvoulis, Nick (2005). "Arzneimittel: eine Bedrohung für das Trinkwasser?" Trends in der Biotechnologie . 23 (4): 163–167. doi : 10.1016 / j.tibtech.2005.02.001 . PMID  15780706 .
  • Zeitschrift für zeitgenössische Wasserforschung und -erziehung
  • Postel, S., Letzte Oase: Angesichts der Wasserknappheit . WW Norton and Company, New York. 1992
  • Reisner, M., Cadillac-Wüste: Der amerikanische Westen und sein verschwindendes Wasser . Pinguin-Bücher, New York. 1986.
  • Weltwasserentwicklungsbericht der Vereinten Nationen . Produziert alle drei Jahre.
  • St. Fleur, Nicholas. Das Wasser in Ihrem Glas könnte älter sein als die Sonne . "Das Wasser, das du trinkst, ist älter als der Planet, auf dem du stehst." Die New York Times (15. April 2016)

Externe Links

  • OECD-Wasserstatistik
  • Die Wasserdatenseite der Welt
  • Umfassende Wasserdatenbank der FAO, AQUASTAT
  • Die Wasserkonflikt-Chronologie: Wasserkonflikt-Datenbank
  • Wasserwissenschaftliche Schule (USGS)
  • Portal zur Strategie, Arbeit und den damit verbundenen Veröffentlichungen der Weltbank zu Wasserressourcen
  • America Water Resources Association
  • Wasser im Netz
  • Wasserstruktur und Wissenschaft
  • Warum Wasser eines der seltsamsten Dinge im Universum ist BBC Ideas, Video, 3:16 Minuten, 2019
  • Die Chemie des Wassers (NSF-Sonderbericht)
  • Die Internationale Vereinigung für die Eigenschaften von Wasser und Dampf
  • H2O: Das Molekül, das uns gemacht hat , eine 2020 PBS Dokumentation