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)國家。但日益增長的經(jīng)濟(jì),、人口和氣候壓力正在增加人們對水資源問題的關(guān)注,，導(dǎo)致對固定水資源的競爭日益激烈，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,，對耗水的肉類消費(fèi)量的擴(kuò)大，以及對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。人們在運(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，這不屬于市場成本的標(biāo)準(zhǔn)核算,，被視為市場無法解釋的外部性,。因此，其他人為水污染付出了代價(jià),，而私營企業(yè)的利潤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,，相對安全,，對環(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,。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,。[121]微生物的生長不僅會(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。