اب

خلاصه :

مولکول

نوشتار اصلی: آب (مولکول)

فرمول شیمیایی آب، H_۲O است؛ مولکول آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده‌است که با پیوندهای کووالانسی به هم متصل شده‌اند. اتم‌های هیدروژن دارای مقداری بار مثبت هستند و با زاویه نزدیک به ۱۰۵ درجه در اطراف اتم اکسیژن قرار گرفته‌اند که این موضوع باعث قطبی شدن پیوندهای مولکول آب شده‌است.^[۷] جرم مولی آب برابر ۱۸/۰۱۵ گرم بر مول می‌باشد.^[۸]

خاصیت مویینگی آب و جیوه به صورت کاو و کوژ

وزن مولکولی آب ۱۸/۰۱۵ است. با این وزن مولکولی در شرایط کره زمین (از نظر فشار و دما) آب می‌بایستی به‌حالت گاز باشد.

آمونیاک با وزن مولکولی ۱۷ در ۳۳ درجه سانتی‌گراد زیر صفر به حالت بخار است. هیدروژن سولفید Hydrogen sulfide (گاز فاضلاب) که وزن مولکولی آن ۳۴ است، در پایین‌تر از ۵۹ درجه سانتیگراد زیر صفر هنوز بخار است.

توجه کنیم که آب تقریباً سه چهارم مساحت زمین را پوشانیده و تأثیر مهمی روی حرارت هوا و شرایط جوی دارد. اگر آب این حالت استثنایی را نداشت تغییرات جوی، شکل بلای آسمانی به‌خود می‌گرفت و حیات در آن پایدار نمی‌ماند.

خواص فیزیکی آب (مقطر)

بی‌بو، بی‌رنگ و بی‌طعم. آب خواص ویژه‌ای دارد که آن را از دیگر مایعات متمایز کرده‌است. از این خواص ویژه می‌توان به ظرفیت گرمایی بالا، افزایش غیرعادی حجم به هنگام انجماد، کشش سطحی بالا، گرانروی بسیار پایین و بالا بودن گرمای نهان تغییر فاز اشاره نمود. دلیل بسیاری از این خاصیت‌ها وجود پیوند هیدروژنی در میان مولکولهای آب است. چگالی آب در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد و فشار ۱ اتمسفر برابر ۰٫۹۹۸ گرم بر سانتیمتر مکعب است. آب در فشار ۱ اتمسفر در دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌جوشد و در دمای صفر درجه سانتی‌گراد منجمد می‌شود.^[۷]

همچنین آب در ۴ درجه سانتی گراد (دقیقاً ۳/۹۸ درجهٔ سانتی‌گراد) بیشترین چگالی یعنی ۱ گرم بر سانتیمتر مکعب را دارد، که این مسئله از لحاظ علمی بسیار جالب است و یک استثنا به‌شمار می‌آید.

با آن که مولکول آب دارای بار الکتریکی نیست، اما یک «دوقطبی الکتریکی» (Electric Dipole) به‌شمار می‌آید. همین قطبی بودن مولکول‌های آب موجب شده تا نیروی جاذبهٔ میان مولکول‌های آن، از نیروی جاذبهٔ میان مولکول‌های دیگر حلال‌ها بیشتر باشد.

پدیده جذب و دفع آب به رطوبت بستگی ندارد و وابسته به فعالیت آبیaw(واتر اکتیویتی) می‌باشد.

منابع آب در کره زمین

نوشتار اصلی: موجودیت آب در کره زمین

اگر کسی از فضا به زمین نگاه کند، آن را یک سیاره آبی رنگ و پر از آب خواهد دید. حجم کل آب‌های موجود در کره زمین، رقمی در حدود ۱٬۳۶۰ میلیون کیلومتر مکعب تخمین زده شده‌است. این حجم با توجه به چرخهٔ آب به‌طور دائم در بین منابع مختلف در حال جابه‌جایی‌است.^[۹]

مهمترین منابع آب در کره زمین عبارتند از:^[۱۰]

• آب‌های زیرزمینی (چاه، چشمه و قنات)
• آب‌های جوی (باران و برف)
• آب‌های سطحی (رودخانه، دریاچه، دریا و اقیانوس)

همچنین بخشی از آب موجود در کره زمین به‌صورت بخار در اتمسفر و بخش دیگری نیز به‌صورت جامد در یخچال‌های طبیعی وجود دارد.

حجم تقریبی میزان آب ذخیره شده در این منابع به این شرح است:^[۹]

• اقیانوس‌ها: حدود ۱٬۳۲۰ میلیون کیلومتر مکعب (۹۷٫۲٪)
• یخچال‌های طبیعی: حدود ۲۵ میلیون کیلومتر مکعب (۱٫۷٪)
• سفره‌های زیرزمینی: ۱۳ میلیون کیلومتر مکعب (۰٫۹٪)
• آب‌های شیرین موجود در در دریاها، دریاچه‌ها و رودها: ۲۵۰ هزار کیلومتر مکعب (۰٫۰۲٪)
• بخار آب در هواکره حدود ۱۳ هزار کیلومتر مکعب (۰٫۰۰۱٪)

استفاده از آب

میانگین جهانی توزیع میزان استفادهٔ آب در بخش‌های مختلف در سال ۲۰۰۳ به صورت زیر بود:^[۱۱]

• کشاورزی: حدود ۶۹٪
• صنعت: حدود ۲۳٪
• مصارف خانگی: حدود ۸٪

بخش کشاورزی به دلیل آبیاری محصولات میزان زیادی آب مورد استفاده قرار می‌دهد. از سال ۱۹۶۰ میانگین جهانی میزان برداشت آب از منابع به منظور آبیاری زمین‌ها ۶۰٪ افزایش یافته‌است و این در حالی‌است که بین ۲۰٪ تا ۳۰٪^[۱۲] آن تبخیر یا جاری می‌شود و به هدر می‌رود. میزان برداشت آب در کشورهای در حال توسعه به علت نداشتن ابزار مناسب دوبرابر کشورهای توسعه‌یافته برای هر هکتار است، درحالی که میزان محصولات کشاورزی آن‌ها یک‌سوم می‌باشد. به‌علاوه، در اکثر نقاط خشک و نیمه‌خشک، به علت کمبود بارش‌های جوی، ۹۰٪ آب مورد نیاز برای آبیاری زمین‌ها از آب شیرین تأمین می‌گردد، درحالی که کشورهای توسعه‌یافته این رقم را به ۴۰٪ رسانده‌اند.^{[۱۳] [نیازمند منبع]}

توزیع میزان استفادهٔ آب به‌منظور مصارف خانگی نیز در نواحی گوناگون مختلف می‌باشد. به‌طور مثال و طبق آمار منتشر شده توسط برنامه عمران سازمان ملل متحد در سال ۲۰۰۶، میانگین میزان آب مصرفی در ایالات متحده حدود ۵۷۵ لیتر و در اروپا بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ لیتر در روز برای هر شخص می‌باشد، درحالی که در کشور موزامبیک این رقم حدود ۱۰ لیتر می‌باشد.^[۱۴]

کمبود آب

وضعیت کنونی بحران آب در جهان

اگرچه حجم کلی آب‌های موجود بر روی زمین نسبتاً زیاد می‌نماید اما متجاوز از ۹۷٪ این آب‌ها در دریاها و اقیانوس‌ها متمرکز هستند و حدود ۲٪ نیز به صورت یخ و یخچال‌ها در مناطق قطبی تجمع یافته‌است. از یک درصد آب باقی‌مانده نیز بخش زیادی در اعماق زمین بوده که استخراج آن مشکل و از دسترس انسان به دور است.^[۱۵]

به‌علاوه، منابع آب شیرین در سطح زمین به‌طور یک‌نواخت توزیع نشده‌اند. در حال حاضر، ۹ کشور ۶۰٪ کل منابع آب شیرین را به خود اختصاص می‌دهند: کانادا، چین، کلمبیا، پرو، برزیل، روسیه، ایالات متحده آمریکا، اندونزی و هند.

در مقابل حدود ۸۰ کشور با کمبود آب مواجه‌اند که برخی از آن‌ها تقریباً به هیچ منبع آب شیرین قابل توجهی دسترسی ندارند: کویت، بحرین، مالت، امارات متحده عربی، سنگاپور، اردن و لیبی.

با توجه به افزایش روزافزون جمعیت، توسعهٔ صنایع و افزایش آلودگی منابع آب شیرین، دسترسی به آب کافی و مناسب در برخی از کشورها به یک بحران جدی تبدیل شده‌است.^[۱۳]

آلودگی آب‌های رودخانهٔ تیته در برزیل. در بسیاری از کشورها، علی‌رغم وجود منابع کافی آب شیرین، تأمین آب آشامیدنی سالم با مشکل روبه‌رو است.

طبق آمار برنامه عمران سازمان ملل متحد در سال ۲۰۰۶:

• ۱٫۱ میلیارد نفر به آب آشامیدنی دسترسی ندارند.^[۱۶]
• ۲٫۶ میلیارد نفر به آب کافی برای بهداشت دسترسی ندارند.^[۱۶]
• ۷۰۰ میلیون نفر در ۴۳ کشور با مشکل کمبود پیوستهٔ آب مواجه هستند.^[۱۷]
• ۱٫۸ میلیون کودک زیر ۵ سال هر سال از ابتلا به اسهال به علت آشامیدن آب ناسالم می‌میرند.^[۱۸]

{{بخش بدون منبع}}

حقایقی دربارهٔ آب آشامیدنی: آب یک سرمایه ملی است. بیست سال قبل مهم‌ترین سرمایه ملی کشورها انرژی بود اما در آینده‌ای نه چندان دور آب را با نفت معاوضه خواهند کرد. برای آنکه این تصور از آینده زیاد دور از ذهن نباشد کافی است که به این نکته توجه کنیم که برای انرژی بجز نفت جایگزین‌هایی نه چندان ارزان‌تر در دسترس است اما جایگزینی برای آب فعلاً وجود ندارد و امروزه تأکید بر صرفه جویی از منابع آبی است. ۷۲ درصد حجم بدن انسان از آب تشکیل شده‌است و این خود نشان دهنده اهمیت آب در زندگی انسان است.

آداب نوشیدن آب در طب ایرانی:بهتر است آب یک‌نفس و سریع نوشیده نشود بلکه کم کم نوشیده شود.

داخل ظرف آب فوت نکنیم و دقت کنیم هوای حاصل از بازدم ما داخل آب نشود.

در حالت خوابیده یا به پهلو افتاده آب نوشیده نشود.

بهترین ظروف برای نوشیدن آب ظروف چینی و سفالی لعابدار است.^[۱۹]

آب ناسالم یک معضل جهانی:بسیاری از آلاینده‌ها مانند نیترات، سرب، زنگ آهن و حشره کش‌ها در آب حل شده‌اند و جدا کردن آن‌ها از آب نیازمند فناوری‌های پیچیده و گران‌قیمتی نظیر اسمز معکوس دارد که استفاده از آن در مقیاس‌های بزرگ برای تصفیه حجم بالای آب برای هیچ دولتی مقرون به صرفه نیست چرا که بررسی‌های آماری نشان می‌دهد که میانگین مصرف آشکار در کشورهای پیشرفته برای هر نفر در روز ۳۰۰ لیتر است. حال آنکه حجم اعظمی از این مقدار جهت استحمام، شستشوی ظروف و البسه، شستشوی دست و صورت، آبیاری باغچه‌های کوجک و … مصرف می‌شود و تنها ۲ لیتر از آن جهت مصرف خوراکی هر نفر استفاده می‌شود؛ لذا امروزه دولت‌ها فقط قادر به تأمین آب بهداشتی و عاری از میکروب از طریق فرایند کلر زنی می‌باشند این در حالی است که معضل آلاینده‌های محلول در آب هنوز به قوت خود باقی است.

آب بیش از دوسوم سطح کره زمین را پوشانده‌است. ۹۷٫۶۳ درصد از آب‌های موجود در این سیاره در اقیانوس‌ها و دریاها انباشته شده‌اند، لیکن تنها حدود ۸/۲ درصد از آب‌های موجود قابل شرب می‌باشد. مقدار قابل توجهی از کل آب‌های سطح کره زمین به‌صورت مناطق قطبی، یخچال‌های طبیعی، رطوبت هوا و خاک می‌باشد که عملاً غیرقابل دسترسی‌است و تنها ۰٫۶۲ درصد از آن در رودخانه‌ها جاری بوده یا به‌صورت دریاچه‌های آب شیرین و منابع زیرزمینی قرار گرفته‌اند و انسان‌ها آب آشامیدنی خود را از این منابع تأمین می‌نمایند.

امروزه این منابع محدود آب شیرین قابل دسترس در معرض انواع آلودگی‌های میکروبی و شیمیائی قرار گرفته، و آلاینده‌های فراوانی از طریق فاضلاب‌های صنعتی و کودهای شیمیائی منابع حیاتی انسان‌ها را به‌طور جدی تهدید می‌نماید.

۱) متأسفانه با توسعه تمدن جدید و صنعتی شدن جوامع، فاضلاب‌های صنعتی، مواد سمی، فلزات سنگین و آلودگی‌های مضر که برای سلامتی موجودات زنده تهدید به‌شمار می‌آید، از قبیل اسیدیته آزاد، مواد قلیائی، گازهای سمی، مواد رادیواکتیو، میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، چربی و روغن و… را وارد آب‌های شیرین قابل دسترس می‌نمایند.

۲) مواد شوینده که در عصر ما بسیار توسعه یافته و حجم وسیعی را تشکیل می‌دهد، هر روز و هر ساعت از طریق چاه‌های فاضلاب وارد آب‌های زیرزمینی گردیده و مولکول‌های کربن‌دار حلقوی (هیدروکربورها) موجود در آن‌ها که به آسانی قابل استحاله و تغییر نیستند، را وارد آب‌های زیرزمینی می‌گردانند و آلودگی شیمیائی ایجاد می‌نمایند. متأسفانه با تمام تلاشی که به عمل آمده در حال حاضر فقط ۲۵ درصد از پاک‌کننده‌ها (دترجنت‌ها) در شرایط معمولی تجزیه می‌گردند (جزء انواع تجزیه شونده می‌باشند) و ۷۵ درصد آن‌ها استحاله نمی‌گردد و مولکول‌های حلقوی کربن‌دار آن‌ها شکسته نمی‌شوند.

۳) تصفیه‌خانه‌های آب شرب جهت مبارزه با آلودگی‌ها با اضافه کردن مقداری کلر که ارزان‌ترین و قابل دسترس‌ترین آنتی‌اکسیدان است، میکروب‌ها و ویروس‌ها را در شرایطی خاص (نه به‌طور کامل) از بین می‌برند. هنگامی که کلر به عنوان گندزدائی‌کننده در تصفیه آب به کار می‌رود، در اثر ترکیب کلر با مواد آلی مثل اسید هیومیک تولید تری‌هالومتان‌ها یا هالوفرم‌ها را می‌نماید، تری‌هالومتان‌های اصلی عبارتند از: کلروفرم، برمودی کلرومتان، دی‌برموکلرومتان و برموفرم.

شواهدی در دست است که این ترکیبات خاصیت سرطان‌زا دارند، که برای سلامتی انسان‌ها جداً زیان‌بخش تشخیص داده شده‌اند. در شکل تصفیه آب به‌صورت رایج این‌گونه مواد همچنان در آب باقی می‌مانند و کلر اضافی باقی‌مانده نیز اثر زیان‌آور خود را بر سلامتی انسان‌ها وارد می‌سازد. در هر حال تصفیه‌های اولیه تأثیر زیادی در رابطه با مقابله با آلودگی شیمیائی و عناصر محلول در آب نمی‌توانند انجام دهند. فلزات مضر و نمک‌های زیان‌آور همچنان از طریق آب آشامیدنی وارد بدن انسان‌ها می‌گردند و اثرات تخریبی خود را به‌جای خواهند گذاشت.

۴) آب حاوی محلول نمک‌ها و فلزات زیان‌آور، که میزان آن با: رسانایی الکتریکی و مجموع جامدات محلول،^[۲۰] مشخص می‌گردد، متابولیسم سلولی و سوخت و ساز سلول‌های بدن انسان را تحت تأثیر قرار می‌دهد و دررسیدن غذا و اکسیژن کافی به نسوج و بافت‌های بدن اختلال ایجاد می‌نماید. این اختلال به‌صورت خستگی مفرط، ناراحتی‌های پوستی، ضعف در عضلات بدن، سردرد و… ظاهر می‌گردد. مواد زائد آب در سیستم گردش خون به‌صورت رسوباتی در جداره رگ‌ها باقی می‌مانند و موجب تصلب شرائین، فشار خون، کاهش کارایی کلیه‌ها و کاهش ترشحات مفید غدد بدن و نهایتاً سکته‌های قلبی، مغزی و سایر عوارض خطرناک می‌گردند.

۵) میزان آب موجود در بدن انسان ۶۶ درصد تا ۸۵ درصد است که مقدار آن در خون ۷۹ درصد می‌باشد. آب سالم و بهداشتی آبی‌است که قادر به انجام مأموریت‌های ضروری برای حیات پرنشاط و سالم باشد. سوخت و ساز سلولی عمدتاً توسط آب صورت می‌پذیرد و آب به‌طور دائم سلول‌ها و بافت‌ها را با حمل مواد غذائی تغذیه کرده و سپس مواد زائد آن‌ها را به خارج از بدن حمل می‌کند، که در صورت اشباع بودن مولکول‌های آب از عناصر زائد این توانائی کاهش می‌یابد و عوارض آن به‌صورت‌های گوناگون در زندگی ما ظاهر می‌گردد.

۶) توجه به امر بهداشت آب آشامیدنی و مضرات ناشی از آلودگی‌های مختلف آب در سال ۷۸ توجه همراهان گروه تصفیه آب را به خود جلب نمود. آنان جهت پرهیز دادن از امراض و ناراحتی‌های ناشی از این آلودگی‌ها، و توسعه آگاهی عمومی نسبت به آن‌ها تلاش‌های خود را آغاز کردند. استفاده گسترده از سیستم‌های تصفیه اسمز معکوس از نتایج این فعالیت‌هاست. اسمز معکوس سیستمی‌است که با بهره‌گیری از قانون اسمز در طبیعت می‌تواند آب‌های آلوده و ناسالم را با عبور دادن از فیلتری مخصوص به نام غشاء به آب سالم بهداشتی تبدیل نماید، که نزدیک به مختصات استاندارد سازمان بهداشت جهانی می‌باشد. این سیستم مولکول‌های آب را غربال کرده و مولکول‌های اشباع نشده و سالم را از مولکول‌های اشباع شده جدا می‌نماید. انواع میکروب‌ها و ویروس‌ها که در اندازه‌های فیزیکی ۰/۳ تا ۳ میکرون مشخص می‌گردد و همچنین انواع فلزات سنگین و نمک‌های زیان‌آور را به‌صورت پساب خارج می‌نماید و تنها به آب سالم و بهداشتی اجازه عبور و خروج از سامانه را می‌دهد که قابل شرب و اطمینان‌آور است.

آب در مذهب

آب از دیرباز به سبب حیاتی بودن مقدس شمرده می‌شود. آب از یک سو نماد زندگی و از سوی دیگر نماد پالایش و طهارت می‌باشد. بر اساس باورهای اسلامی آب مایع پاک‌کننده است.^{[نیازمند منبع]} البته پاکی تنها به تمیزی اشاره نمی‌کند و مفهومی گسترده‌تر را فرا می‌گیرد. بر اساس دستور اسلام، هر مسلمان در روز باید ۳ تا ۵ بار با آب وضو بگیرد و استفاده ی بهینه از اب یک وظیفه است همچنین اسراف (هدر دادن) اب گناه به شمار می اید. همچنین در موارد بسیاری مسلمانان باید بدن خود را به‌طور کامل با آب شست‌وشو دهند که به آن غسل می‌گویند.^[۲۱]

برخی باورهای دینی برای این عنصر مادی به خاطر پالایندگی جسم مرتبه پالایندگی روح نیز قائل شده‌اند. در بیان اسطوره ایزیس از ایزدان مصری آمده‌است که پیکر مرده ایزیس در آب‌های نیل شناور بود و به زندگی برگشت به این خاطر که در آب‌های نیل غسل داده شد.^{[نیازمند منبع]} ایزدبانوی ماه، در اساطیر قبایل مائوری نیوزیلند، به نام مارما پس از اینکه به‌طور کامل از بین می‌رود، هرگاه در آب‌های زندگانی خود را شست‌وشو می‌دهد دوباره شکوه گذشته خود را بازمی‌یابد.^[۲۲]

نام وایورا،^[۲۳] ایزدبانوی تندرستی در جزایر پلی‌نزی مرکزی، به معنای «آب زندگانی» اس