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船用海水淡化——水質平衡與飲用安全 版權信息
- ISBN：9787030680907
- 條形碼：9787030680907 ; 978-7-03-068090-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
船用海水淡化——水質平衡與飲用安全 內容簡介
飲用水礦物質平衡是一個醫學、營養和健康方面的科學問題，如何實現水質平衡則是一個工程技術科學問題。船舶特別是現代艦船需要靠海水淡化這類新興的淡水保障技術來解決長期遠離大陸的用水難題。海水淡化或苦咸水綜合利用主要措施是使水"純化"并變成低礦水，低礦水的長期飲用與健康之間的相關性受到越來越多國家的關注，飲用水礦物質平衡對人體很好重要，船員的身心健康則是海上生存的基本要求。本書從保持水質平衡對控制系統材料腐蝕的必要性、飲用水礦物質平衡對健康的重要性入手，論述了船舶海水淡化基本流程和方法，闡述了典型金屬材料、防腐蝕有機涂層在淡化水環境中腐蝕失效機理，對系統設計選材進行了相關試驗，介紹了利用自然礦石對淡化水實現快速礦化調質新方法、多參數復配礦化劑制備的基礎工藝。
船用海水淡化——水質平衡與飲用安全 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 生命的起源與水 2
1.2.1 水與生命之源 2
1.2.2 水圈與地球結構組成 3
1.2.3 一方水土養一方人 4
1.2.4 水的循環與海水淡化利用 6
1.2.5 建設海洋命運共同體 8
1.3 金屬腐蝕與巖石圈的物質循環 8
1.3.1 巖石圈的物質循環 8
1.3.2 金屬的冶煉和腐蝕 9
1.3.3 金屬合金化再平衡 11
1.4 水的結垢、腐蝕與平衡特性 11
1.4.1 水的結垢特性 11
1.4.2 水的腐蝕特性 12
1.4.3 水的平衡特性 15
1.5 飲食平衡與心血管疾病 16
1.5.1 水對人體的重要性 16
1.5.2 血管的結垢與堵塞 17
1.5.3 水的硬度與人體健康 18
1.6 海水淡化技術 19
1.6.1 古老的傳說 19
1.6.2 近現代工業革命的產物 20
1.6.3 世界航海史的新起點 21
1.6.4 我國與造船大國的差距 22
1.7 船用海水淡化系統 23
1.7.1 遠洋船舶海水淡化的重要意義 23
1.7.2 船用海水淡化技術的發展 24
1.7.3 船用海水淡化的主要特點 25
1.8 飲用水安全與健康 26
1.8.1 我國淡水資源 26
1.8.2 飲用水水質安全 27
1.8.3 長期飲用健康 28
1.8.4 水質指標 29
1.9 本章小結 30
參考文獻 30
第2章 飲用水礦物質對預防疾病的影響 33
2.1 概述 33
2.2 礦物質對預防疾病的影響 34
2.2.1 常量元素對預防疾病的影響 34
2.2.2 必需微量元素對預防疾病的影響 38
2.2.3 非必需微量元素對預防疾病的影響 48
2.3 水中礦物質平衡相關基礎理論 52
2.3.1 水中難溶電解質的溶解平衡 52
2.3.2 各種元素之間的相互作用 56
2.4 水質平衡與穩定 58
2.4.1 水中礦物質及其平衡 58
2.4.2 飲用水的營養性與健康性 60
2.5 淡化水水質調控對人體健康影響的研究發展概況 62
2.5.1 淡化水對人體功能的影響 62
2.5.2 淡化水鈣鎂含量低的影響 63
2.5.3 淡化水中微量元素低的影響 64
2.5.4 淡化水可能增加有毒金屬攝入的風險 64
參考文獻 64
第3章 典型金屬材料在淡化水中的失效行為及耐蝕性 69
3.1 概述 69
3.1.1 腐蝕成分的檢測 69
3.1.2 金屬在淡化水中的腐蝕行為研究概況 71
3.2 鍍鋅鋼材料在淡化水中的失效行為 73
3.2.1 研究水樣條件 73
3.2.2 鍍鋅鋼在鹽水和飲用水中的腐蝕行為 74
3.2.3 鍍鋅鋼在不同反滲透水中的腐蝕行為 92
3.2.4 反滲透水中離子濃度對鍍鋅鋼腐蝕的影響 103
3.2.5 鍍鋅鋼在不同淡水中的性能比較 110
3.2.6 分析與討論 111
3.3 不同金屬材料在淡化水中的耐蝕性能對比 112
3.3.1 概述 112
3.3.2 室內浸泡 112
3.3.3 水質參數對金屬耐蝕性的影響 127
3.4 本章小結 135
參考文獻 135
第4章 有機涂層在淡水中的失效機制與材料優選 137
4.1 概述 137
4.1.1 船舶淡水艙涂料現狀分析 137
4.1.2 發展趨勢及預測 137
4.2 淡水艙涂層失效機制 138
4.2.1 有機涂層在鹽水和淡水中的失效行為 139
4.2.2 淡水艙涂層在不同淡水中的失效機制 151
4.2.3 分析與討論 163
4.3 淡水艙涂料綜合性能對比 163
4.3.1 研究方案與方法 163
4.3.2 物理性能 166
4.3.3 機械性能 168
4.3.4 抗浸泡性能 169
4.3.5 耐鹽霧性能 172
4.3.6 耐濕熱性能 173
4.3.7 耐氙燈老化性能 175
4.3.8 綜合性能評定及結論 176
參考文獻 177
第5章 船用海水淡化裝置及試驗 179
5.1 概述 179
5.2 船用海水淡化裝置 181
5.2.1 單效蒸餾式海水淡化裝置 181
5.2.2 多級閃蒸式海水淡化裝置 183
5.2.3 電滲析海水淡化裝置 187
5.2.4 機械蒸汽壓縮海水淡化裝置 189
5.2.5 反滲透式海水淡化裝置 190
5.2.6 反滲透膜的發展方向 202
5.3 反滲透海水淡化裝置設計 203
5.3.1 設計海水水質及溫度 203
5.3.2 淡化水水質標準 208
5.3.3 反滲透脫鹽工藝設計 209
5.4 反滲透海水淡化裝置試驗與性能標定 214
5.4.1 反滲透海水淡化試驗裝置 214
5.4.2 產水水質與進水水質、操作參數相關性 217
5.4.3 反滲透裝置試驗結果分析 220
5.4.4 反滲透裝置標定試驗 232
5.4.5 分析與討論 235
參考文獻 236
第6章 淡化水水質平衡調控方法及材料 238
6.1 概述 238
6.1.1 水質特征 238
6.1.2 相關標準水質要求 240
6.1.3 淡化水腐蝕性 242
6.1.4 飲用安全性 244
6.1.5 水質建議值 247
6.1.6 分析與討論 247
6.2 淡化水水質調質方法 248
6.2.1 混合水源水摻混法 248
6.2.2 加試劑調質法 248
6.2.3 溶解礦石法 250
6.2.4 分析與討論 258
6.3 快速礦化材料研制 259
6.3.1 淡化水天然礦化材料快速礦化原理 259
6.3.2 淡化水礦化材料試制 259
6.3.3 分析與討論 267
6.4 淡化水礦化劑研制工藝要求 268
6.4.1 設備要求 268
6.4.2 原礦技術要求 269
6.4.3 工藝要求 270
6.4.4 焙燒礦化劑質量要求 271
6.4.5 安全及生產環境要求 273
參考文獻 274
第7章 水質調控試驗與體驗 276
7.1 試驗內容與方法 276
7.1.1 試驗內容 276
7.1.2 試驗方法 277
7.2 加藥調質試驗 283
7.2.1 小試試驗 283
7.2.2 工程化試驗 288
7.2.3 試驗小結 292
7.3 礦石調質試驗 292
7.3.1 傳統國產礦石調控 292
7.3.2 白云石調質試驗 299
7.3.3 輕燒白云石與德國產材料性能比較 302
7.3.4 試驗小結 304
7.4 多種材料性能綜合比較 305
7.4.1 溶出速率比較試驗 305
7.4.2 主要成分對比分析 305
7.4.3 掃描電子顯微鏡對比分析 307
7.5 溶解礦石調質工程化試驗 308
7.5.1 國產顆粒礦化劑連續運行結果 308
7.5.2 德國產與國產礦石連續運行試驗 309
7.5.3 試驗小結 312
7.6 調質水體驗與效果試驗 312
7.6.1 飲用體驗試驗 313
7.6.2 洗滌體驗 314
7.6.3 洗滌試驗 319
7.6.4 試驗小結 320
7.7 調質水安全性評估試驗 320
7.7.1 口感評價結果 321
7.7.2 調質淡化水對小腸葡萄糖吸收的影響 323
7.7.3 調質淡化水對小腸鉀、鈉、鈣、鎂吸收的影響 327
7.7.4 試驗小結 332
7.7.5 分析與討論 332
7.8 本章小結 333
參考文獻 334
第8章 淡水消毒技術與試驗 336
8.1 概述 336
8.1.1 煮沸消毒 336
8.1.2 紫外線消毒 336
8.1.3 過濾消毒 339
8.1.4 氯化消毒 339
8.1.5 二氧化氯消毒 342
8.1.6 臭氧消毒 344
8.1.7 漂白粉消毒 345
8.1.8 次氯酸鈉消毒 345
8.1.9 氯胺消毒 346
8.1.10 高錳酸鉀消毒 347
8.1.11 有機溴消毒 347
8.1.12 微電解消毒 348
8.1.13 光化學氧化消毒 348
8.1.14 金屬離子消毒 349
8.2 不同消毒技術對淡化水水質的影響 349
8.2.1 消毒劑初始濃度與淡化水水質變化的相關性 349
8.2.2 儲水時間與淡化水水質變化的相關性 361
8.2.3 初始大腸桿菌數目與消毒方式的相關性 364
8.2.4 次氯酸鈣消毒衰減特性 365
8.2.5 紫外線劑量對消毒效果的影響 366
8.2.6 pH對消毒效果的影響 367
8.2.7 兩種二氧化氯消毒劑的消毒效果比較 368
8.2.8 不同消毒技術比較 370
8.3 不同消毒方式工程模擬試驗 371
8.3.1 次氯酸鈣消毒試驗 371
8.3.2 次氯酸鈉消毒試驗 376
8.3.3 二氧化氯消毒試驗 378
8.3.4 微電解消毒試驗 379
8.3.5 紫外線消毒試驗 381
8.4 船舶淡水消毒方案及規程 382
8.4.1 船舶飲用水消毒方案 382
8.4.2 飲用水系統消毒規程 382
參考文獻 385
第9章 飲水艙二次污染控制及試驗 387
9.1 概述 387
9.2 船舶飲用水水質狀況調查 388
9.2.1 岸基補給水水質情況 388
9.2.2 船舶反滲透海水淡化水水質 392
9.2.3 遠航艦船水質取樣分析 393
9.2.4 分析與討論 394
9.3 船舶用淡水二次污染控制技術 395
9.3.1 船舶用淡水二次污染原因分析 395
9.3.2 船用淡水二次污染控制技術 399
9.3.3 飲用水深度處理技術 402
9.4 循環過濾 406
9.4.1 過濾的分類及原理 406
9.4.2 膜法過濾 408
9.4.3 分析與討論 417
9.5 水艙循環過濾試驗研究 418
9.5.1 實船取水分析 419
9.5.2 水艙過濾試驗裝置的確定 422
9.5.3 水艙過濾試驗研究 427
9.5.4 分析與討論 438
9.6 小結 438
參考文獻 439
第10章 船舶飲用安全保障系統設計與管理 441
10.1 飲用安全保障系統設計 441
10.1.1 系統組成及要求 442
10.1.2 注水系統 444
10.1.3 海水淡化裝置 445
10.1.4 水質平衡調控裝置 447
10.1.5 消毒裝置 448
10.1.6 水艙循環過濾裝置 450
10.1.7 終端用水裝置 451
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 生命的起源與水 2
1.2.1 水與生命之源 2
1.2.2 水圈與地球結構組成 3
1.2.3 一方水土養一方人 4
1.2.4 水的循環與海水淡化利用 6
1.2.5 建設海洋命運共同體 8
1.3 金屬腐蝕與巖石圈的物質循環 8
1.3.1 巖石圈的物質循環 8
1.3.2 金屬的冶煉和腐蝕 9
1.3.3 金屬合金化再平衡 11
1.4 水的結垢、腐蝕與平衡特性 11
1.4.1 水的結垢特性 11
1.4.2 水的腐蝕特性 12
1.4.3 水的平衡特性 15
1.5 飲食平衡與心血管疾病 16
1.5.1 水對人體的重要性 16
1.5.2 血管的結垢與堵塞 17
1.5.3 水的硬度與人體健康 18
1.6 海水淡化技術 19
1.6.1 古老的傳說 19
1.6.2 近現代工業革命的產物 20
1.6.3 世界航海史的新起點 21
1.6.4 我國與造船大國的差距 22
1.7 船用海水淡化系統 23
1.7.1 遠洋船舶海水淡化的重要意義 23
1.7.2 船用海水淡化技術的發展 24
1.7.3 船用海水淡化的主要特點 25
1.8 飲用水安全與健康 26
1.8.1 我國淡水資源 26
1.8.2 飲用水水質安全 27
1.8.3 長期飲用健康 28
1.8.4 水質指標 29
1.9 本章小結 30
參考文獻 30
第2章 飲用水礦物質對預防疾病的影響 33
2.1 概述 33
2.2 礦物質對預防疾病的影響 34
2.2.1 常量元素對預防疾病的影響 34
2.2.2 必需微量元素對預防疾病的影響 38
2.2.3 非必需微量元素對預防疾病的影響 48
2.3 水中礦物質平衡相關基礎理論 52
2.3.1 水中難溶電解質的溶解平衡 52
2.3.2 各種元素之間的相互作用 56
2.4 水質平衡與穩定 58
2.4.1 水中礦物質及其平衡 58
2.4.2 飲用水的營養性與健康性 60
2.5 淡化水水質調控對人體健康影響的研究發展概況 62
2.5.1 淡化水對人體功能的影響 62
2.5.2 淡化水鈣鎂含量低的影響 63
2.5.3 淡化水中微量元素低的影響 64
2.5.4 淡化水可能增加有毒金屬攝入的風險 64
參考文獻 64
第3章 典型金屬材料在淡化水中的失效行為及耐蝕性 69
3.1 概述 69
3.1.1 腐蝕成分的檢測 69
3.1.2 金屬在淡化水中的腐蝕行為研究概況 71
3.2 鍍鋅鋼材料在淡化水中的失效行為 73
3.2.1 研究水樣條件 73
3.2.2 鍍鋅鋼在鹽水和飲用水中的腐蝕行為 74
3.2.3 鍍鋅鋼在不同反滲透水中的腐蝕行為 92
3.2.4 反滲透水中離子濃度對鍍鋅鋼腐蝕的影響 103
3.2.5 鍍鋅鋼在不同淡水中的性能比較 110
3.2.6 分析與討論 111
3.3 不同金屬材料在淡化水中的耐蝕性能對比 112
3.3.1 概述 112
3.3.2 室內浸泡 112
3.3.3 水質參數對金屬耐蝕性的影響 127
3.4 本章小結 135
參考文獻 135
第4章 有機涂層在淡水中的失效機制與材料優選 137
4.1 概述 137
4.1.1 船舶淡水艙涂料現狀分析 137
4.1.2 發展趨勢及預測 137
4.2 淡水艙涂層失效機制 138
4.2.1 有機涂層在鹽水和淡水中的失效行為 139
4.2.2 淡水艙涂層在不同淡水中的失效機制 151
4.2.3 分析與討論 163
4.3 淡水艙涂料綜合性能對比 163
4.3.1 研究方案與方法 163
4.3.2 物理性能 166
4.3.3 機械性能 168
4.3.4 抗浸泡性能 169
4.3.5 耐鹽霧性能 172
4.3.6 耐濕熱性能 173
4.3.7 耐氙燈老化性能 175
4.3.8 綜合性能評定及結論 176
參考文獻 177
第5章 船用海水淡化裝置及試驗 179
5.1 概述 179
5.2 船用海水淡化裝置 181
5.2.1 單效蒸餾式海水淡化裝置 181
5.2.2 多級閃蒸式海水淡化裝置 183
5.2.3 電滲析海水淡化裝置 187
5.2.4 機械蒸汽壓縮海水淡化裝置 189
5.2.5 反滲透式海水淡化裝置 190
5.2.6 反滲透膜的發展方向 202
5.3 反滲透海水淡化裝置設計 203
5.3.1 設計海水水質及溫度 203
5.3.2 淡化水水質標準 208
5.3.3 反滲透脫鹽工藝設計 209
5.4 反滲透海水淡化裝置試驗與性能標定 214
5.4.1 反滲透海水淡化試驗裝置 214
5.4.2 產水水質與進水水質、操作參數相關性 217
5.4.3 反滲透裝置試驗結果分析 220
5.4.4 反滲透裝置標定試驗 232
5.4.5 分析與討論 235
參考文獻 236
第6章 淡化水水質平衡調控方法及材料 238
6.1 概述 238
6.1.1 水質特征 238
6.1.2 相關標準水質要求 240
6.1.3 淡化水腐蝕性 242
6.1.4 飲用安全性 244
6.1.5 水質建議值 247
6.1.6 分析與討論 247
6.2 淡化水水質調質方法 248
6.2.1 混合水源水摻混法 248
6.2.2 加試劑調質法 248
6.2.3 溶解礦石法 250
6.2.4 分析與討論 258
6.3 快速礦化材料研制 259
6.3.1 淡化水天然礦化材料快速礦化原理 259
6.3.2 淡化水礦化材料試制 259
6.3.3 分析與討論 267
6.4 淡化水礦化劑研制工藝要求 268
6.4.1 設備要求 268
6.4.2 原礦技術要求 269
6.4.3 工藝要求 270
6.4.4 焙燒礦化劑質量要求 271
6.4.5 安全及生產環境要求 273
參考文獻 274
第7章 水質調控試驗與體驗 276
7.1 試驗內容與方法 276
7.1.1 試驗內容 276
7.1.2 試驗方法 277
7.2 加藥調質試驗 283
7.2.1 小試試驗 283
7.2.2 工程化試驗 288
7.2.3 試驗小結 292
7.3 礦石調質試驗 292
7.3.1 傳統國產礦石調控 292
7.3.2 白云石調質試驗 299
7.3.3 輕燒白云石與德國產材料性能比較 302
7.3.4 試驗小結 304
7.4 多種材料性能綜合比較 305
7.4.1 溶出速率比較試驗 305
7.4.2 主要成分對比分析 305
7.4.3 掃描電子顯微鏡對比分析 307
7.5 溶解礦石調質工程化試驗 308
7.5.1 國產顆粒礦化劑連續運行結果 308
7.5.2 德國產與國產礦石連續運行試驗 309
7.5.3 試驗小結 312
7.6 調質水體驗與效果試驗 312
7.6.1 飲用體驗試驗 313
7.6.2 洗滌體驗 314
7.6.3 洗滌試驗 319
7.6.4 試驗小結 320
7.7 調質水安全性評估試驗 320
7.7.1 口感評價結果 321
7.7.2 調質淡化水對小腸葡萄糖吸收的影響 323
7.7.3 調質淡化水對小腸鉀、鈉、鈣、鎂吸收的影響 327
7.7.4 試驗小結 332
7.7.5 分析與討論 332
7.8 本章小結 333
參考文獻 334
第8章 淡水消毒技術與試驗 336
8.1 概述 336
8.1.1 煮沸消毒 336
8.1.2 紫外線消毒 336
8.1.3 過濾消毒 339
8.1.4 氯化消毒 339
8.1.5 二氧化氯消毒 342
8.1.6 臭氧消毒 344
8.1.7 漂白粉消毒 345
8.1.8 次氯酸鈉消毒 345
8.1.9 氯胺消毒 346
8.1.10 高錳酸鉀消毒 347
8.1.11 有機溴消毒 347
8.1.12 微電解消毒 348
8.1.13 光化學氧化消毒 348
8.1.14 金屬離子消毒 349
8.2 不同消毒技術對淡化水水質的影響 349
8.2.1 消毒劑初始濃度與淡化水水質變化的相關性 349
8.2.2 儲水時間與淡化水水質變化的相關性 361
8.2.3 初始大腸桿菌數目與消毒方式的相關性 364
8.2.4 次氯酸鈣消毒衰減特性 365
8.2.5 紫外線劑量對消毒效果的影響 366
8.2.6 pH對消毒效果的影響 367
8.2.7 兩種二氧化氯消毒劑的消毒效果比較 368
8.2.8 不同消毒技術比較 370
8.3 不同消毒方式工程模擬試驗 371
8.3.1 次氯酸鈣消毒試驗 371
8.3.2 次氯酸鈉消毒試驗 376
8.3.3 二氧化氯消毒試驗 378
8.3.4 微電解消毒試驗 379
8.3.5 紫外線消毒試驗 381
8.4 船舶淡水消毒方案及規程 382
8.4.1 船舶飲用水消毒方案 382
8.4.2 飲用水系統消毒規程 382
參考文獻 385
第9章 飲水艙二次污染控制及試驗 387
9.1 概述 387
9.2 船舶飲用水水質狀況調查 388
9.2.1 岸基補給水水質情況 388
9.2.2 船舶反滲透海水淡化水水質 392
9.2.3 遠航艦船水質取樣分析 393
9.2.4 分析與討論 394
9.3 船舶用淡水二次污染控制技術 395
9.3.1 船舶用淡水二次污染原因分析 395
9.3.2 船用淡水二次污染控制技術 399
9.3.3 飲用水深度處理技術 402
9.4 循環過濾 406
9.4.1 過濾的分類及原理 406
9.4.2 膜法過濾 408
9.4.3 分析與討論 417
9.5 水艙循環過濾試驗研究 418
9.5.1 實船取水分析 419
9.5.2 水艙過濾試驗裝置的確定 422
9.5.3 水艙過濾試驗研究 427
9.5.4 分析與討論 438
9.6 小結 438
參考文獻 439
第10章 船舶飲用安全保障系統設計與管理 441
10.1 飲用安全保障系統設計 441
10.1.1 系統組成及要求 442
10.1.2 注水系統 444
10.1.3 海水淡化裝置 445
10.1.4 水質平衡調控裝置 447
10.1.5 消毒裝置 448
10.1.6 水艙循環過濾裝置 450
10.1.7 終端用水裝置 451
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船用海水淡化——水質平衡與飲用安全 節選
第1章 緒論 在人類生存和生活中，似乎沒有什么比水更常見又更重要的了。水*重要的作用是飲用。究竟什么樣的水適合長期飲用，是一個值得認真思考的問題。水是自然界的主要組成部分，水自然而生，水自然循環，世界因水而變得美好，人類因水而得以自然延續和健康長壽。但是地球上可供飲用的水越來越少了，人工生產飲用水越來越普遍。人工生產飲用水主要有對淡水或海水進行凈化、純化、淡化等方式，對地表淡水中雜質的凈化或更嚴格的純化，形成常見的“純凈水“，對海水進行淡化形成“淡化水”。純凈水或者淡化水是適合我們正常生活的飲用水嗎？飲用水是不是需要水質平衡后再進入人體？用什么方法達到飲用水水質的平衡和安全？ 這些都需要全人類的考究。 1.1 引言 人類早期依淡水水源地而居，很少居住在缺少淡水的地方，后期的遷徙也與干旱缺水或水源地受到污染密切相關。可以想象的是，人類誕生和人群擴大的地方的水資源是適合人類生存的，是“*好的水”，可惜這種景象被歷史的腳步以及地球本身的生長軌跡覆蓋而變得模糊，人類開始在越來越高的山澗、越來越深的地下河流、越來越遠的溪流取水，似乎找到好水越來越困難了。水是一種自然物質，既是地球成長、變遷的一個*主要組成部分，又是一個整體，同時又是有生命的。億萬年來，水遍布地球每個角落，遍布每個生物體。地球是由空氣、水、巖石、生物四個圈體組成的平衡體，水也處在平衡—平衡破壞—再平衡的循環往復和發展中。 人們已經大致認識到水的循環過程是“蒸發—下雨（雪）—沉淀、滲透、過濾—地表水 + 地下水”，但是生存競爭壓力已經讓人們等不及水的自然循環了，人們開始迫不及待地對高山之水、地下之水、千年之水進行挖掘利用。 水本身具有多重特性，水的結垢和腐蝕是日常生活經常碰到的現象，對一種材料來說，在一個溫度條件下水有一個平衡點—既不結垢又不腐蝕。人體也是一個平衡體，去掉許多物質的水肯定要有一個平衡的過程，而在哪個過程獲得平衡，需要研究海水淡化技術和利用的工作人員去思考和回答。 1.2 生命的起源與水 1.2.1 水與生命之源 關于生命的起源，現在學術界還處在不斷的研究和爭論之中，長期以來就有唯心主義和唯物主義兩種不同的認識。唯心主義的觀點，包括生命是由神創（如上帝創造）和生命是超然于物質存在的精神力量的表達兩種不同的解釋。根據這個觀點，生命起源是一個沒有必要提出也沒有必要進行研究的問題。唯物主義的基本觀點是生命不是物質世界原本就存在并永遠如此存在下去的，生命有一個產生和發展的過程，這個過程有其自身的規律，是可以被人們認知的。但無論是唯心主義還是唯物主義，對生命存在的必要條件的認知一致的內容有：一是適合生物生存的溫度，一般應在？50～150℃；二是必要的水分，生命物質如蛋白質、核酸的活力都和水緊密相關，沒有水，也就沒有生命；三是適當成分的大氣，雖然已發現少數厭氧菌能在沒有氧氣的條件下生存，但氧氣和二氧化碳對于生命存在是極為重要的；四是要有足夠的光和熱，為生命系統提供能源。 地球上一切生命*古老的共同祖先，**個能夠復制自身的原始細胞，是由構成宇宙間98%物質的氫（H）、氦（He）、碳（C）、氮（N）、氧（O）、氖（Ne）六大元素組成的。目前科學家對地球生命形成的普遍共識是：大約在38億年前，地球首先形成了很長的核糖核酸（RNA）分子的分子鏈，到了36億年前，這些能形成很長分子鏈的RNA發展成為脫氧核糖核酸，即DNA。生命主要就是從DNA發展出來的。關于生命起源的學說，主要有起源于淡水、海底、太空和隕石之說，其中起源于淡水和海底的兩個學說都與水有關，是*被大眾認可的。 生命起源于淡水。美國加利福尼亞大學科學家的一項試驗研究得出了驚人的結論—地球生命起源于陸地淡水池塘。他們研究發現，對于早期生命來說，淡水比咸水更適宜生存。生命的*初形態是一種被稱為囊泡的薄膜，里面含有具備自我克隆能力的化學物質。這種囊泡是DNA的“遠祖”。科學家利用地球早期化學物質（碳氫化合物）在淡水中成功合成了囊泡，但咸水中的NaCl、鎂離子或鈣離子會使薄膜分離。地球早期海水的鹽度為現今的兩倍，這使得生命細胞難以形成。生物進化論的代表人物達爾文早就認為生命起源于淡水池塘。他在幾封私人信件中寫道，原始生命的誕生地是一些富含氨和磷鹽等物質，并且光、熱、電作用比較活躍的小池塘。 生命起源于海底。德國杜塞爾多夫大學的威廉 馬丁與英國格拉斯哥環境中心的米歇爾 羅塞爾等提出，生命*初是在海底含有硫化鐵的巖石空腔中產生的。他們認為，在狹小空間內聚集的氫氣、氰化物、硫化物和二氧化碳及其他生命體起源所需物質，*終發生化學反應，并形成了*原始的有機體。 2002年，德國雷根斯堡大學的科學家在冰島北部大西洋火山區約120m深處的海底發現一種微小細菌（稱為“騎火球的超級小矮人”），其體積相當于大腸桿菌的1/160。它是有史以來人類發現的*小生命體。這一發現對研究生命起源有重大科學意義。2005年，德國生物化學家克里斯托弗 比伯里切爾等通過冰凍海水試驗，培養出具有400多個鏈條的RNA分子鏈，此前培養出的*長的RNA分子鏈只有15個鏈條。這個數目已經足夠讓RNA自我復制。 另外，目前一些已經在？150～？80℃的低溫下存放1年多的試管，為生命起源的奧秘提供了另一種可能：生命有可能起源于冰冷的海水。 地球是迄今人類發現的唯一一個存在生命的星球，現在人類還在不斷地探索其他星球存在生命或者適合于生物生存的可能性，這種可能性*突出的標志就是是否有水存在。可見，水在生命起源和塑造環境的過程中起到了至關重要的作用。 1.2.2 水圈與地球結構組成 原始地球既無大氣，又無生命。地球形成之后，地球的物質產生了分異作用，使地球逐步分出了不同的圈層。地球內部的密度、壓力和溫度，都隨著深度的增加而增大。地球初始物質（球粒隕石等）因局部熔融、分異作用，形成了不同物質的圈層。地核（距地表6371km）是由非常致密的鐵鎳、隕鐵硫物質組成的。其密度比鋼鐵還大，壓力超過300萬MPa，溫度高達4000～6000℃。介于地核與地殼之間的地幔，也稱為中間層（其厚度約2900km），其密度與整個地球的平均密度接近，以橄欖巖和玄武巖為主。地殼（較輕的硅鋁質和硅鎂質物質）是地球*外面的一層，其厚度各地不一，海洋中*薄的為5～6km，大陸*厚的地方有70～80km，平均值約33km。地球除了內部這三個圈層外，還分異出了水圈和大氣圈。水圈包括地球上海洋、江河、湖泊、濕地、冰川和地下水，約占地球質量的0.04%。地球*外面的一層氣體就是大氣圈，范圍從地面到高空1000～3000km。地球上的水和空氣，給生命誕生和發育提供了條件，于是地球上又形成了一個豐富多彩、生機盎然的生物圈。 有的學者也把地球外部的三大圈層和地球內部的巖石圈一起合稱為地球表層的四大圈層。巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈一起構成地球的生態系統。人類生活在地表，也就是巖石圈的頂部，大氣圈和水圈是地球生命生存的基礎條件之一，生物圈是四大圈層系統中的主體和*活躍的因素。大氣圈和水圈可能是由普通球粒隕石類物質構成的原始地球“表層”釋放的氣體形成的，其中水汽成分凝結降落形成了原始水圈。原始大氣圈和原始水圈經過長期演化，特別是經過生物作用后才形成了現今的大氣圈和水圈。原始大氣圈和水圈形成之后，在它們與巖石圈的接觸地帶，無機物經化學演化形成有機物質，生命從無機界中產生出來，經過長期的進化形成了現今的生物圈。大氣圈、水圈和生物圈，是互相滲透的，也是互相重疊的。人類社會的進步，主要標志是如何利用和改造巖石圈，從現在和將來發展的觀點來看，四個圈體相互滲透的趨勢越來越明顯。 關于水環境的形成，地質科學家普遍認為，當46億年前地球形成的時候，它是一個巖漿球，當時存在著大量的活火山。這些火山不斷噴發，巖漿攜帶著水蒸氣散布到地球各處。當巖漿冷卻后，水蒸氣就凝結成雨水，降落到地球表面。這樣就開始了水的循環。水流向地球上的凹地，于是就形成了湖泊、江河、海洋。數百萬年后，在海洋中聚集了產生生命的化學物質—甲烷、氫和水。 據估算，地球擁有逾140萬Mt水，其分布狀況大致是：海洋占97.23%（約1.37×1018t），兩極冰川占2.15%，陸地（含地下水）僅占0.62%—這是人類真正的儲備用水（其中江河占0.24%、湖泊水占0.1%、地下水占0.22%、大氣中含有0.05%的水，而土壤中的水僅占0.01%）。 這些水一直在地球上流動、循環，它維系和保存了自然界的一切生命，人們在21世紀的今天仍享用著6500萬年前的水。 1.2.3 一方水土養一方人 人是大自然的一部分，既受賜于自然，也受制于自然。地理環境作為人類繁衍生息的物質基石，一方面，它通過物質資料生產方式及其技術系統等介質深刻地影響著人類社會、上層建筑；另一方面，它直接影響民族性格，造成文化的差異。在人與自然的關系中，水作為生命之源和自然環境中不可或缺的組成部分，在人類的起源、進化和文化創造中扮演著極為重要的角色，不同國家、地區和民族所彰顯的不同文化特質，無不打著水影響和塑造的深刻烙印，正所謂一方水土養育一方人，一方水土孕育一方文化。也可以反過來講，經過長期進化的各地區不同人種對水的要求和需求也是不一樣的。 地域文化是以“歷史地理學”為中心展開的文化探討，其“地域”是文化形成的地理背景和約定俗成的歷史區域。在中國，地域文化一般指特定區域內，在人與自然環境（如氣候、地貌、水文、植被等）互動基礎上形成和發展起來的源遠流長、獨具特色、傳承至今仍發揮作用的文化傳統。雖然地域文化是不斷發展和變化的，但在一定階段具有相對的穩定性。社會與自然的聯系以勞動為介質。地理環境經由物質資料生產方式這一中介，給各民族、各國文化類型的鑄就奠定了物質基石。德國哲學大師黑格爾在《歷史哲學》中將自然環境對人類社會的影響歸結為三個方面，即：對生產方式、經濟生活發生作用，對社會關系、政治制度發生作用，對民族性格發生作用。為此，他還針對人類所處的地理環境的不同，劃分出高原游牧文化、大河農耕文化、海洋工商文化三大類型，并提出了著名的“溫帶文明發生論”。 事實上，地域文化的形成離不開兩個主要因素，一是自然環境，二是人文環境或社會結構。正所謂“古今沿革，有時代性；山川渾厚，有民族性”（黃賓虹《九十雜述》）。中國自春秋戰國以來形成的各具特色的區域文化，如黃河流域的三秦文化、三晉文化、中州文化、齊魯文化，長江流域的巴蜀文化、荊楚文化、吳越文化等，都是區域自然環境與人類文化在特定的時空內發展起來，是自然和人文共同作用下逐漸形成和發展起來的。討論水環境與地域文化的關系，不僅要有量的探究，還要有狀和質的考量—因為它們對人的品性和體貌乃至健康都有潛移默化的影響。“狀”就是水的形態，是線條的江河還是塊狀的湖泊，是動水還是靜水，是深水還是淺水，是湍急還是舒緩，是雄渾還是秀美。“質”就是水的質量，包括水體的物理（如色度、濁度、嗅味等）、化學（無機物和有機物含量）和生物（細菌、微生物、浮游生物、底棲生物）特性及其組織狀態。 關于水環境對人們習性、體貌的影響，中國古代先哲很早便注意到了，并不乏精當、深刻的見解。《管子 水地》在提出“水者何也？萬物之本原也，諸生之宗室也，美惡、賢不肖、愚俊之所產也”的命題以后，還將戰國時期各諸侯國的水態、水質狀況與國民的習性、品德等對照起來，為自己的論點張目，論述了齊、楚、越、秦、晉、燕、宋諸國水態水質的差異對當地百姓品性產生的重要影響，這是我國古代早期論述水性與人性關系的作品。《呂氏春秋》說：“輕水所，多禿與癭人；重水所，多尰與躄人；甘水所，多好與美人；辛水所，多疽與痤人；苦水所，多尪與傴人。”其認為水之輕、重、甘、辛、苦的不同，對人體的形貌和健康有直接的影響。 水質對人健康影響很大，這種說法已被現代醫學所證明。據世界衛生組織調查，人類疾病的80%與水質
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