Кіріспе

Су – H₂O формуласына ие химиялық қосылыс. Ол мөлдір, дәмсіз, иіссіз және дерлік түссіз химиялық зат, Жердің гидросферасының және барлық белгілі тірі организмдердің сұйықтықтарының негізгі құрауышы (оларда еріткіш ретінде әрекет етеді). Ол барлық белгілі тіршілік нысандары үшін өте маңызды, бірақ тағамдық энергия немесе органикалық микроэлементтерді қамтамасыз етпейді. Оның химиялық формуласы H₂O, оның әрбір молекуласында ковалентті байланыстар арқылы байланысқан бір оттегі және екі сутек атомы бар екенін көрсетеді. Сутек атомдары оттегі атомына 104,45° бұрыштамамен жалғасады. Сұйық күйде H₂O стандартты температура мен қысымда "су" деп аталады. Жердің ортасы судың үштік нүктесіне жақын болғандықтан, Жерде су қатты, сұйық және газ күйінде кездеседі. Ол жаңбыр түрінде жауын-шашын, тұман түрінде аэрозоль түзеді. Бұлттар су тамшыларынан және оның қатты күйіндегі мұздан тұрады. Кристалдық мұз ұсақ бөлінген кезде қар түрінде түсуі мүмкін. Судың газ тәрізді күйі – бу немесе су буы. Жер бетінің 71%-ын су алып жатыр, ал теңіздер мен мұхиттар су көлемінің басым бөлігін құрайды (шамамен 96,5%). Судың аз бөлігі жер асты сулары (1,7%) түрінде, Антарктида мен Гренландияның мұздықтарында және мұз қалқандарында (1,7%), сондай-ақ ауада бу, бұлттар (ауадағы мұз бен сұйық судан тұрады) және жауын-шашын (0,001%) түрінде кездеседі. Су үнемі булану, транспирация (эвапотранспирация), конденсация, жауын-шашын және ағыс су айналымы арқылы қозғалады, көбінесе теңізге жетеді. Су әлемдік экономикада маңызды рөл атқарады. Адамдар қолданатын тұщы судың шамамен 70%-ы ауыл шаруашылығына жұмсалады. Тұщы және тұзды суларда балық аулау әлемнің көптеген аймақтарында маңызды тағамдық көз болып табылады және осылай болып қала береді, ол жаһандық ақуыздың 6,5%-ын қамтамасыз етеді. Мұнай, табиғи газ және өндірілген өнімдер сияқты тауарлардың алыс қашықтыққа тасымалдануы көбінесе теңіздер, өзендер, көлдер және каналдар арқылы кемелермен жүзеге асырылады. Су, мұз және бу өнеркәсіп пен үйлерді салқындату және жылыту үшін үлкен көлемде қолданылады. Су минералды және органикалық заттардың кең ауқымы үшін тамаша еріткіш болып табылады; сондықтан ол өнеркәсіптік процестерде, сондай-ақ тамақ дайындау және жуу ісінде кеңінен қолданылады. Су, мұз және қар жүзу, демалыс қайықтары, қайық жарыстары, серфинг, спорттық балық аулау, суға секіру, мұз шаңғысы, сноуборд және шаңғы тебу сияқты көптеген спорт түрлері мен ойын-сауықтардың маңызды бөлігі болып табылады.

Этимология

Су сөзі көне ағылшын тіліндегі wæter сөзінен, протогерман тіліндегі watar сөзінен (көне саксон тіліндегі watar, көне фриз тіліндегі wetir, голланд тіліндегі water, көне жоғарғы неміс тіліндегі wazzar, неміс тіліндегі Wasser, vatn, гот тіліндегі 𐍅𐌰𐍄𐍉 (wato) да осыдан шыққан) және протоиндоевропалық wod сөзінен немесе wed түбірінің суффикстік түрінен (; ) пайда болған. Грек тіліндегі ύδωρ (ýdor; көне грек тіліндегі ὕδωρ, одан ағылшын тіліндегі ), орыс тіліндегі вода́ (vodá), ирланд тіліндегі uisce және албан тіліндегі ujë сөздері де индоевропалық түбір арқылы байланысты.

Қасиеттері

Су (H2O) – полярлы бейорганикалық қосылыс. Бөлме температурасында ол дәмсіз және иіссіз, көгілдір реңі бар көлдік сұйықтық. Бұл ең қарапайым сутегінің халькогені ең көп зерттелген химиялық қосылыс болып табылады және көптеген заттарды еріте алу қабілеті үшін "жалпыға ортақ еріткіш" деп сипатталады. Осының арқасында ол "өмір еріткіші" болуы мүмкін: шындығында, табиғатта кездесетін суде әрқашан түрлі еріген заттар болады, ал химиялық таза су алу үшін арнайы шаралар қажет. Су – жер бетіндегі қалыпты жағдайларда қатты, сұйық және газ күйінде болатын жалғыз кең таралған зат.

Мемлекеттер

Оксиданмен қатар, су – H2O химиялық қосылысының екі ресми атауының бірі; ол сонымен қатар H2O-ның сұйық күйі болып табылады. Судың тағы екі кең таралған күйі – қатты күй, яғни мұз, және газ күйі, су буы немесе бу. Жылудың қосылуы немесе алынып тасталуы келесі фазалық өзгерістерге алып келуі мүмкін: қату (судан мұзға), еру (мұздан суға), булану (судан буға), конденсациялану (будан суға), сублимация (мұздан буға) және қырып жауу (будан мұзға).

Тығыздығы

Су көптеген сұйықтықтардан айырмашылығы – қатып қалғанда тығыздығы төмендейді. Бұл қасиетке ие басқа заттарға висмут, кремний, германий және галлий жатады. Мұздың тығыздығы 9%-ға кемиді, яғни 9% кеңейеді. Бұл кеңею зор қысым тудырып, құбырларды жарып, тастарды сынуы мүмкін. Көлде немесе мұхитта су 4°C температурада түбіне шөгіп, мұз бетінде пайда болып, сұйық судың үстінде қалады. Бұл мұз төмендегі суды оқшаулап, толығымен қатып қалмайды. Осындай қорғаныс болмаса, көлде тіршілік ететін көптеген су жануарлары қыста қырылар еді.

Магнетизм

Су – диамагниттік материал. Өзара әрекеттесу әлсіз болғанымен, суперөткізгіш магниттермен айтарлықтай өзара әрекеттесуге жетеді. Мұздатып кептіру процесінде тағам мұздатылады, содан кейін төмен қысымда сақталады, нәтижесінде оның бетіндегі мұз сублимацияланады. Балқу және қайнау температуралары қысымға байланысты. Балқу температурасының қысыммен өзгеру жылдамдығын анықтау үшін Клаузиус-Клапейрон қатынасы қолданылады:

мұндағы және – сұйық және қатты фазалардың молярлық көлемдері, ал – балқудың молярлық жасырын жылуы. Көптеген заттарда көлем еріген кезде артады, сондықтан балқу температурасы қысыммен өседі. Дегенмен, мұздың тығыздығы судан төмен болғандықтан, балқу температурасы төмендейді. Мұздықтарда мұздың жеткілікті қалыңдығында қысымнан балқу процесі жүріп, мұз асты көлдері пайда болуы мүмкін. Клаузиус-Клапейрон қатынасы қайнау температурасына да қатысты, бірақ сұйықтан газға өту кезінде бу фазасының тығыздығы сұйық фазадан әлдеқайда төмен болғандықтан, қайнау температурасы қысыммен артады. Су терең мұхит немесе жер астында жоғары температурада сұйық күйде қалуы мүмкін. Мысалы, Йеллоустоун ұлттық паркіндегі Олд-Фейфул гейзерінде температурадан асып кетеді. Гидротермальдық тетіктерде температурадан жоғары болуы мүмкін. Теңіз деңгейінде судың қайнау температурасы 100°C-қа тең. Биіктік артқан сайын атмосфералық қысым төмендегендіктен, қайнау температурасы әр 274 метр сайын 1°C-қа төмендейді. Биік тауларда тағам пісіру теңіз деңгейінде пісіруден ұзаққа созылады. Мысалы, биіктігінде пісіру уақытын қажетті нәтижеге жету үшін төрттен бір бөлігіне арттыру қажет. Керісінше, қысымды қазанды пайдалану арқылы қайнау температурасын көтеріп, пісіру уақытын қысқартуға болады. Вакуумда су бөлме температурасында қайнайды.

Үштік және критикалық нүктелер

Қысым/температура фазалық диаграммасында (суретті қараңыз) қатты затты будан, буды сұйықтықтан және сұйықтықты қатты заттан бөліп тұратын қисықтар бар. Бұл қисықтар үш фазаның бірдей коэксистенция құруы мүмкін болатын үштік нүктеде түйіседі. Үштік нүкте температурада және қысымда орналасқан; бұл сұйық судың болуы мүмкін ең төменгі қысым. 2019 жылға дейін Кельвин температура шкаласын анықтау үшін үштік нүкте пайдаланылды. Су/бу фазалық қисығы және нүктесінде аяқталады. Бұл критикалық нүкте деп аталады. Жоғары температуралар мен қысымдарда сұйық және бу фазалары үздіксіз фазаны құрайды, бұл суперкритикалық сұйықтық деп аталады. Оны газ сияқты және сұйық сияқты тығыздықтар арасында біртіндеп сығуға немесе кеңейтуге болады; оның қасиеттері (қоршаған ортадағы судан өте өзгеше) тығыздыққа сезімтал. Мысалы, тиісті қысым мен температурада ол полярлы емес қосылыстармен, соның ішінде көптеген органикалық қосылыстармен еркін араласа алады. Бұл оны жоғары температуралы электрохимияда, сондай-ақ органикалық қосылыстарға қатысты химиялық реакцияларда экологиялық таза еріткіш немесе катализатор ретінде қолдануға мүмкіндік береді. Жер мантияснда ол минералдардың түзілуі, еруі және шөгуі кезінде еріткіш ретінде әрекет етеді.

Мұз бен су фазалары

Жер бетіндегі мұздың қалыпты түрі – мұз Ih, ол гексагонды симметриялы кристалдарды құрайды. Атмосфераның жоғарғы қабатында кубикалық кристалдық симметриялы, Ic мұзы да кездесуі мүмкін. Қысым артқан сайын мұз басқа кристаллдық құрылымдарға айналады. 2019 жылға дейін он жетісі тәжірибелік түрде расталды, ал тағы бірнешеуі теориялық тұрғыдан болжанды. Мұздың он сегізінші түрі – мұз XVIII, бетке ортайтын кубтық, супериондық мұз фазасы, бір су тамшысы миллиондаған атмосфераға дейін қысымға және мыңдаған градусқа дейін температураға ұшыраған соққы толқынының әсерінен ашылды. Бұл қатты оттегі атомдарынан тұратын құрылымға әкелді, онда сутек атомдары еркін қозғалды. Графен қабаттары арасында мұз төртбұрышты тор түзеді. Сұйық судың химиялық сипаттамасы толыққанды түсініксіз; кейбір теориялар оның ерекше қасиеттері екі сұйық күйдің болуымен байланысты екенін ұсынады.

Дәм мен иіс

Таза су көбінесе дәмсіз және иіссіз деп сипатталады, бірақ адамдар ауыздарында судың бар екенін сезіне алатын арнайы сезімталдықтарға ие, ал бақалар оны иіскей алатыны белгілі. Дегенмен, қалыпты көздерден (оның ішінде минералды судан) алынған суда әртүрлі дәм мен иіс беруі мүмкін еріген заттар көп болады. Адамдар және басқа жануарлар судың ішуге жарамды еместігін – тым тұзды немесе бұзылған екенін анықтау үшін, оны бағалай алатын сезімдерге ие болған.

Түсі мен сыртқы түрі

Таза судың көк түсі 600-800 нм аймағындағы жарық сіңіруіне байланысты көрінеді. Бұл түсті күндіз таза ақ фонға қарсы қойылған әдеттегі ыдыстағы суды қарастыру арқылы оңай байқауға болады. Түске жауапты негізгі сіңіру жолақтары – О-Н байланысының созылу тербелістерінің жоғарғы гармоникалары. Су бағанасының тереңдігі артқан сайын түстің көрінетін қарқындылығы Бир заңына сәйкес өседі. Мысалы, бассейндерде де осыған ұқсас эффект байқалады, егер жарық көзі бассейннің ақ плиткасынан шағылған күн сәулесі болса. Табиғатта, еріген қатты заттардың немесе балдырлардың болуына байланысты түс көктен жасылға өзгеруі мүмкін. Өнеркәсіпте сулы ерітінділермен жұмыс іскенде жақын инфрақызыл спектроскопия қолданылады, себебі судың төменгі гармоникаларының жоғары қарқындылығы, қысқа оптикалық жолы бар шыны куветтерді пайдалануға мүмкіндік береді. Судың немесе сулы ерітінділердің 3500 см⁻¹ (2,85 мкм) аймағындағы негізгі созылу сіңіру спектрін байқау үшін шамамен 25 мкм оптикалық жол ұзындығы қажет. Сондай-ақ, кувет 3500 см⁻¹ аймағында мөлдір болуы керек және суда ерімейтін болуы тиіс; кальций фториді – сулы ерітінділермен жұмыс іскенде кувет терезелері үшін жиі қолданылатын материал. Рамандық белсенді негізгі тербелістерді, мысалы, 1 см үлгі ұяшығымен байқауға болады. Су өсімдіктері, балдырлар және басқа фотосинтез жасайтын организмдер жүздеген метр тереңдікте өмір сүре алады, себебі күн сәулесі оларға жетеді. Мұхиттың тереңдігіне күн сәулесі шамалы ғана жетеді. Сұйық судың сыну көрсеткіші (1.333) ауадан (1.0) әлдеқайда жоғары, алкандар мен этанолға ұқсас, бірақ глицеринден (1.473), бензолдан (1.501), көмір дисульфидтен (1.627) және әдеттегі шыныдан (1.4-1.6) төмен. Мұздың сыну көрсеткіші (1.31) сұйық судан төмен.

Молекулалық полярлық

Су молекуласында сутек атомдары оттегі атомымен 104,5° бұрыш жасайды. Сутек атомдары оттегінің ортасында орналасқан тетраэдрдің екі бұрышына жақын. Қалған екі бұрышта байланысқа қатыспайтын валентті электрондардың жеке жұптары орналасқан. Кемелді тетраэдрде атомдар 109,5° бұрыш жасаса, жалғыз жұптардың арасындағы итергіш күш сутек атомдарының арасындағы итергіш күштен артық. О–Н байланысының ұзындығы шамамен 0,096 нм құрайды. Метан (CH4) және сутек сульфиді (H2S) сияқты басқа заттар да тетраэдрлік молекулалық құрылымға ие. Дегенмен, оттегі көптеген басқа элементтерге қарағанда электронегативті, сондықтан оттегі атомының теріс жартылай заряды, ал сутек атомдарының жартылай оң заряды болады. Бұл иілген құрылыммен бірге молекулаға электрлік диполь моментін сыйлайды және оны полярлы молекула деп жіктеуге мүмкіндік береді. Су – жақсы полярлы еріткіш, ол көптеген тұздарды, сондай-ақ қанттар мен этанол сияқты қарапайым спирттер сияқты гидрофильді органикалық молекулаларды еріте алады. Су оттегі мен көмірқышқыл газы сияқты көптеген газдарды да ерітеді, олар газдалған сусындардың, шырақты шараптар мен сыралардың көпіршіктеуіне себеп болады. Сонымен қатар, ақуыздар, ДНК және полисахаридтер сияқты тірі организмдердегі көптеген заттар суда еріген. Су мен осы биомакромолекулалардың құрамдық бөліктері арасындағы өзара әрекеттесулер ақуыздың бүктелуін, ДНК негіздерінің жұптасуын және өмір үшін маңызды басқа да құбылыстарды (гидрофобтық эффект) анықтайды. Майлар, майлар және алкандар сияқты көптеген органикалық заттар гидрофобты, яғни суда ерімейді. Көптеген бейорганикалық заттар да ерімейді, оның ішінде көптеген металл оксидтері, сульфидтері және силикаттары бар.

Сутекті байланыс

Полярлығының арқасында сұйық немесе қатты күйдегі су молекуласы көршілес молекулалармен төртке дейін сутекті байланыс құра алады. Сутекті байланыс, көптеген сұйықтықтарда молекулаларды бір-біріне тартатын Ван-дер-Ваальс күшінен шамамен он есе күшті. Судың балқу және қайнау температурасының сутек сульфиді сияқты басқа ұқсас қосылыстардан әлдеқайда жоғары болуының себебі осы. Олар сондай-ақ оның ерекше жоғары меншікті жылу сыйымдылығын (шамамен 4,2 Дж/(г·К)), қорыту жылуын (шамамен 333 Дж/г), булану жылуын (2257 Дж/г) және жылу өткізгіштігін (0,561 мен 0,679 Вт/(м·К) аралығында) түсіндіреді. Бұл қасиеттер суды жылуды сақтау және оны мұхиттар мен атмосфера арасында тасымалдау арқылы Жердің климатын реттеуде тиімдірек етеді. Судың сутекті байланыстары шамамен 23 кДж/моль (ал ковалентті ОН байланысы 492 кДж/моль). Мұның 90% электростатикалық күшке, ал қалған 10% ішінара коваленттік сипатқа байланысты деп есептеледі. Осы байланыстар судың жоғары беттік кернеуінің және капиллярлық күштерінің себебі болып табылады. Капиллярлық әрекет – судың тар түтікше арқылы гравитация күшіне қарсы көтерілу бейілі. Бұл қасиетке ағаштар сияқты барлық тамырлы өсімдіктер сүйенеді.

Өзін-өзі иондау

Су – гидроксоний гидроксидінің әлсіз ерітіндісі, онда пайда болған гидроксоний және гидроксид иондарының сольватациясымен бірге тепе-теңдік қалыптасады.

Электрлік өткізгіштік және электролиз

Таза судың электр өткізгіштігі төмен, бірақ кәдімгі тұз сияқты иондық материалдың аздаған мөлшерде ерітілуімен артады. Сұйық судан электр тогын өткізу арқылы сутек пен оттегі элементтерін бөліп алуға болады – бұл процесс электролиз деп аталады. Бұл ыдырау үшін кері процесс кезінде бөлінетін жылудан көбірек энергия қажет (285,8 кДж/моль немесе 15,9 МДж/кг).

Механикалық қасиеттері

Сұйық суды көптеген жағдайларда икемсіз деп санауға болады: оның сығымдалуы қалыпты жағдайларда 4,4-тен 5,1-ге дейін өзгереді. Тіпті 4 км тереңдіктегі, 400 атм қысымға ие мұхиттарда да судың көлемі тек 1,8%-ға ғана кемиді. Судың тұтқырлығы шамамен 10 Па·с немесе 0,01 поиз, ал сұйық судағы дыбыс жылдамдығы температураға байланысты өзгеріп тұрады. Дыбыс суда аз әлсіреумен, әсіресе төмен жиіліктерде (1 кГц үшін шамамен 0,03 дБ/км) ұзақ қашықтыққа таралады, бұл қасиет киттер мен адамдар тарапынан байланыс және қоршаған ортаны сезу (сонар) үшін пайдаланылады.

Реактивтілік

Сутектен электропозитивті металл элементтері, әсіресе сілті металдары және литий, натрий, кальций, калий және цезий сияқты сілкінді жер металдары, судан сутекті ығыстырып, гидроксидтерді түзетін болып, сутекті бөліп шығарады. Жоғары температурада көміртек су буымен әрекеттесіп, көміртек монооксиді мен сутекті пайда етеді.

Жер бетінде

Гидрология – Жер бетіндегі судың қозғалысы, таралуы және сапасын зерттейтін ғылым. Судың таралуын зерттеу гидрография деп аталады. Жер асты суларының таралуы мен қозғалысын зерттеу гидрогеология, мұздықтарды зерттеу – мұздықтану, ішкі суларды зерттеу – лимонология, ал мұхиттардың таралуын зерттеу – океанография болып табылады. Гидрологиямен байланысты экологиялық процестер экогидрологияның назарында. Планетаның бетінде, астында және үстінде кездесетін судың барлық массасы гидросфера деп аталады. Жердегі судың шамамен көлемі (дүниежүзілік су қоры) – Тамшы – судың жоғары тығыздықтағы буы салқын бетке тигенде конденсацияланып түсетін ұсақ су тамшысы. Қаңғақ әдетте таңертең, күн шығар алдында, ауа температурасы ең төмен болғанда және жер бетінің температурасы көтеріле бастағанда пайда болады. Ауадағы конденсатталған су күн сәулесін сызып, радуганы (көлікті) құрауы мүмкін. Су ағыны көбінесе суайдындарда жиналады, содан кейін өзендерге құяды. Эрозия нәтижесінде су ағыны қоршаған ортаны қалыптастырады, өзен аңғарлары мен дельталар пайда болады, олар халық орталықтарының құрылуы үшін құнарлы топырақ пен тегіс жерді қамтамасыз етеді. Су тасқыны, әдетте, жазық жерлерде, өзеннің жағалауларын басып кеткенде немесе дауыл болғанда сумен жабылу кезінде пайда болады. Ал құрғақшылық – бұл аймақта су жетіспеушілігі байқалатын, айлар немесе жылдар бойына созылатын ұзақ кезең. Бұл аймақтың топографиялық ерекшеліктеріне немесе географиялық орналасуына байланысты, орташа жауын-шашын мөлшерінен кем жауын-шашын алғанда болады.

Су ресурстары

Су ресурстары – адамдарға пайдалы болу мүмкіндігі бар, мысалы, ауыз сумен қамтамасыз ету немесе суаруға қолданылатын судың табиғи ресурстары. Су "қойма" және "ағын" нысанында кездеседі. Су көлдерде, су буында, жер асты суларында немесе су жинағыштарда, мұз және қар түрінде сақталуы мүмкін. Жердегі тұщы судың шамамен 69 пайызы мұздықтарда және тұрақты қар жамылғысында, 30 пайызы жер асты суларында, ал қалған 1 пайызы көлдерде, өзендерде, атмосферада және тірі организмдерде сақталады. Судың сақталу мерзімі әртүрлі: кейбір жер асты сулары мыңдаған жылдар бойы жиналған судан тұрады, ал көлдердің көлемі маусымдық түрде өзгеріп, құрғақшылықта азайып, жауын-шашын көп болғанда артуы мүмкін. Кейбір аймандардағы сумен жабдықтаудың маңызды бөлігі қоймаларда сақталған судан алынады, ал алыну мөлшері толықтырылудан асып кеткен жағдайда, қоймалар азаяды. Сарапшылардың пікірінше, суаруға жұмсалатын судың 30 пайызына дейін жер асты суларын тиімсіз пайдаланудан келіп түседі, бұл жер асты суларының төмендеуіне себеп болады.

Теңіз суы мен су тасқыны

Теңіз суында орташа есеппен 3,5% натрий хлориді және басқа да заттар аз мөлшерде болады. Теңіз суының физикалық қасиеттері тұщы судан бірнеше маңызды жағынан өзгеше. Ол төмен температурада (шамамен) қатып қалады және оның тығыздығы температура төмендеген сайын артады, мұздану нүктесінен жоғары температурада максималды тығыздыққа жетудің орнына. Ірі теңіздердегі судың тұздылығы Балтық теңізінде 0,7%-дан Қызыл теңізде 4,0%-ға дейін өзгереді. (Өлі теңіз, 30-40% аралығындағы өте жоғары тұздылығымен белгілі, шын мәнінде тұзды көл болып табылады.) Толқындар – мұхиттарға Ай мен Күннің тартылыс күштерінің әсерінен туындайтын жергілікті теңіз деңгейінің циклдық көтерілуі мен төмендеуі. Толқындар теңіз және су айдындарының тереңдігін өзгертеді және толқын ағындары деп аталатын тербелісті ағымдарды жасайды. Белгілі бір жерде байқалатын толқын өзгерісі – Жердің айналуы және жергілікті батиметрияның әсерімен қатар, Ай мен Күннің Жерге қатысты өзгеретін орнының нәтижесі болып табылады. Жоғары толқын кезінде су астында қалып, төмен толқын кезінде ашыққа шығатын теңіз жағалауының аймағы – толқындық аймақ, мұхит толқындарының маңызды экологиялық құрамы болып табылады.

Өмірге әсері

Судың көптеген ерекше қасиеттері бар, олар тіршілікке өте қажет. Ол бұл рөлді органикалық қосылыстардың реакцияларын жүзеге асыру арқылы атқарады, нәтижесінде көбеюге мүмкіндік туады. Белгілі барлық тіршілік формалары суға тәуелді. Су организмдегі көптеген заттардың ерігіштігін қамтамасыз ететін еріткіш ретінде де, сондай-ақ организмдегі көптеген метаболизм процестерінің маңызды бөлігі ретінде де өте маңызды. Метаболизм – анаболизм мен катаболизмнің қосындысы. Анаболизмде су молекулалардан (энергия қажетті ферменттік химиялық реакциялар арқылы) алынып, ірі молекулалар (мысалы, крахмал, триглицеридтер және отын мен ақпаратты сақтауға арналған ақуыздар) өсіріледі. Катаболизмде су кіші молекулаларды (мысалы, глюкоза, май қышқылдары және энергияны пайдалану немесе басқа мақсаттар үшін отын ретінде қолданылатын амин қышқылдары) жасау үшін байланыстарды үзуге қолданылады. Су болмаса, осы метаболизм процестері жүзеге аспайды. Су фотосинтез бен тыныс алу процесі үшін де маңызды. Фотосинтез жасушалары күн энергиясын пайдаланып, судан сутекті оттегіден бөліп алады. Күн сәулесінің әсерімен сутек ауадан немесе судан сіңірілген CO2-мен бірігіп, глюкоза мен оттегін бөліп шығарады. Барлық тірі жасушалар осындай отынды пайдаланады және сутегі мен көміртекті тотықтыру арқылы күн энергиясын жинап, одан су мен CO2-ні қайта жасайды (жасушалық тыныс алу). Су сонымен қатар қышқылдық-негіздік тепе-теңдік пен ферменттердің жұмысы үшін де маңызды. Қышқыл, сутегі ионын (яғни, протонды) донор ретінде, суды түзетін гидроксид ионы (OH−) сияқты протонды қабылдайтын негізбен бейтараптандырылуы мүмкін. Су нейтралды саналады, оның pH (сутегі ионының концентрациясының теріс логарифмі) 7-ге тең. Қышқылдардың pH көрсеткіші 7-ден төмен, ал негіздердің pH көрсеткіші 7-ден жоғары.

Судағы тіршілік түрлері

Жер бетіндегі сулар тіршілікке толы. Ең ерте өмір түрлері суда пайда болды; барлық балықтар тек суда ғана өмір сүреді, ал дельфиндер мен киттер сияқты теңіз сүтқоректілерінің көптеген түрлері бар. Кейбір жануарлар, мысалы, қосмекенділер өмірінің бір бөлігін суда, ал қалғанын құрлықта өткізеді. Суда кельп пен балдырлар сияқты өсімдіктер өседі және кейбір су асты экожүйелерінің негізін құрайды. Планктон әдетте мұхиттың тағам тізбегінің бастауы болып табылады. Суда тіршілік ететін омыртқалы жануарлар өмір сүру үшін оттегі алуы керек, және олар мұны әртүрлі жолдармен істейді. Балықтардың өкпесі орнына жабырқақтары бар, бірақ кейбір балық түрлері, мысалы, өкпелі балықта екеуі де болады. Дельфиндер, киттер, су күмістері және тюлендер сияқты теңіз сүтқоректілері ауамен дем алу үшін мерзімік түрде су бетіне шығуы керек. Кейбір қосмекенділер оттегін тері арқылы сіңіре алады. Омыртқасыз жануарлар нашар оттегіленген суларда тіршілік ету үшін кең ауқымда өзгерістерге бейімделген, оның ішінде тыныс алу түтіктері (құрттар мен моллюстердің сифондарына қараңыз) және жабырқақтар (Carcinus). Дегенмен, омыртқасыз жануарлардың өмірі су ортасында дамығандықтан, көпшілігі суда тыныс алуға арналған мамандануға ие емес немесе оны аз көрсетеді.

Адамзат өркениетінің әсері

Өркениет тарихи тұрғыдан өзендер мен ірі су жолдары маңында гүлдеген; Месопотамия, өркениеттің алғашқы ошақтарының бірі ретінде танымал, Тигр және Евфрат өзендері арасында орналасқан; ежелгі египеттік қоғам толығымен Ніл өзеніне тәуелді болды. Ертедегі Инд өркениеті (б.з.д. 3300 – б.з.д. 1300 шамасында) Инд өзені мен Гималайдан бастау алған салаларының бойында дамыды. Рим де Италияның Тибр өзенінің жағасында негізделген. Роттердам, Лондон, Монреаль, Париж, Нью-Йорк, Буэнос-Айрес, Шанхай, Токио, Чикаго және Гонконг сияқты ірі қалалардың жетістігіне су жолы арқылы жеңіл қол жетімділік және оның нәтижесінде сауданың кеңеюі ішінара себеп болды. Сингапур сияқты қауіпсіз порты бар аралдар да осы себеппен гүлдеп келеді. Солтүстік Африка және Таяу Шығыс сияқты суы аз аймақтарда таза ауыз суға қол жеткізу адам баласының дамуында маңызды рөл атқарды және атқаруда.

Денсаулық сақтау және ластану

Адамдар тұтынуға жарамды суды ауыз су немесе ішуге жарамды су деп атайды. Ішуге жарамсыз суды сүзу немесе дистилляциялау арқылы, сондай-ақ басқа да әдістермен ішуге жарамды етуге болады. 660 миллионнан астам адам қауіпсіз ауыз суға қол жеткізе алмайды. Ішуге жарамсыз, бірақ жүзу немесе шомылу үшін адамға зиянсыз суды ауыз судан өзгеше түрлі атаулармен атайды, кейде оны қауіпсіз су немесе "шомылуға қауіпсіз" деп те атайды. Хлор – тері мен шырыш қабықтарын тітіркендіретін зат, ол суды шомылуға немесе ішуге қауіпсіз ету үшін қолданылады. Оның қолданылуы жоғары техникалық деңгейде жүзеге асырылады және әдетте үкіметтік ережелермен бақыланады (әдетте ауыз су үшін миллионға 1 бөлік (ppm), ал шомылу суы үшін 1–2 ppm хлор, ол әлі қоспалармен араласқан жоқ). Шомылу суын хлор немесе озон сияқты химиялық дезинфекциялау құралдарын немесе ультракүлгін сәулелерді қолдану арқылы қанағаттанарлық микробиологиялық жағдайда ұстауға болады. Суды қайта өңдеу – бұл процесс, онда ағынды су (көбінесе канализация, сондай-ақ қалалық ағынды су деп аталады) басқа мақсаттар үшін қайта пайдалануға болатын суға айналдырылады. Су тапшылығы бар елдерде 2,3 миллиард адам тұрады, яғни әр адам жылына жеткіліксіз су алады. Жыл сайын әлем бойынша қанша ағынды су шығарылады. Таза су – табиғи гидрологиялық цикл арқылы қайта айналатын жаңаруға қабілетті ресурс, бірақ оған қол жеткізуге байланысты туындайтын қиындықтар, кеңістікте және уақыттағы теңсіз таралу, ауыл шаруашылығы мен өнеркәсіптің өсіп келе жатқан экономикалық сұранысы және халықтың өсуі салдарынан туындайды. Қазіргі уақытта әлемде миллиардқа жуық адам қауіпсіз, қолжетімді сумен қамтамасыз етілмейді. 2000 жылы Біріккен Ұлттар Ұйымы Мыңжылдық даму мақсаттарын белгіледі, оның мақсаты 2015 жылға қарай әлемде қауіпсіз су мен санитарияға қол жеткізбеген адамдардың үлесін екі есеге азайту болатын. Сол мақсатқа жету жолындағы прогресс біркелкі болған жоқ, сондықтан 2015 жылы БҰҰ 2030 жылға қарай барлық адамдарға қауіпсіз және қолжетімді су мен санитарияны қамтамасыз етуді мақсат еткен Тұрақты даму мақсаттарына қол қойды. Судың нашар сапасы және нашар санитария өлімге себеп болады; жылына шамамен бес миллион адам сумен байланысты аурулардан көз жұмады. Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының бағалауынша, қауіпсіз судың көмегімен әр жылы диареядан 1,4 миллион баланың өлімін болдырмауға болады. Дамып келе жатқан елдерде барлық қалалық ағынды судың 90% әлі де тазаланбаған күйінде жергілікті өзендер мен ағыстарға құйылады. Әлем халқының үштен бірін қамтитын 50 елде су тапшылығы орташа немесе жоғары деңгейде, ал олардың 17-сі жыл сайын табиғи су айналымы арқылы толықтырылатын судан көп су алады. Бұл жағдай тек өзендер мен көлдер сияқты жерүсті суларына ғана емес, сонымен қатар жер асты суларына да зиян келтіреді.

Ауыл шаруашылығы

Адамның суды ең көп пайдалануы – ауыл шаруашылығы, оның ішінде суармалы ауыл шаруашылығы, ол адам тұтынуының жалпы көлемінің 80-90 пайызын құрайды. АҚШ-тағы тұщы судың 42% суаруға жұмсалады, бірақ «тұтынылған» (пайдаланылып, қоршаған ортаға қайтарылмаған) судың басым бөлігі ауыл шаруашылығына кетеді. Таза суға қол жеткізу, әсіресе дамыған елдерде, суды жинау, тазарту, жеткізу және кәрі суды шығару үшін жетілдірілген жүйелер салынғандықтан, көбінесе берілгендей қабылданады. Бірақ экономикалық, демографиялық және климаттық қысымдардың күшеюі су мәселелеріне алаңдаушылықты арттырып, шектеулі су ресурстары үшін бәсекелестікті күшейтеді, соның салдарынан судың шегіне жету тұжырымы пайда болады. Халық пен экономиканың өсуіне байланысты, суға көп мұқтаж еттің тұтынылуының артуы және биоотынға немесе суды көп пайдаланатын жаңа салаларға жаңа талаптардың тууы жаңа су проблемаларына әкелуі мүмкін. 2007 жылы Шри-Ланкадағы Халықаралық су шаруашылығы институты әлемде өсіп келе жатқан халықты азық-түлікпен қамтамасыз ету үшін жеткілікті су бар-жоғын анықтау мақсатында ауыл шаруашылығындағы су шаруашылығын бағалау жүргізді. Ол ауыл шаруашылығы үшін судың қазіргі қолжетімділігін әлемдік масштабта бағалап, су тапшылығынан зардап шегетін аймақтарды анықтады. Зерттеу көрсеткендей, әлем халқының бес бөлігінің бірі, яғни 1,2 миллиардтан астам адам, физикалық су тапшылығы бар аймақтарда өмір сүреді, онда барлық қажеттіліктерді қанағаттандыруға жеткіліксіз су бар. Тағы 1,6 миллиард адам экономикалық су тапшылығы бар аймақтарда тұрады, онда суға инвестициялардың жетіспеуі немесе адам капиталының жеткіліксіздігі билік органдарына су сұранысын қанағаттандыруға мүмкіндік бермейді. Бұл есептемеде болашақта қажетті азық-түлікті өндіруге болатыны, бірақ бүгінгі азық-түлік өндірісі мен экологиялық тенденциялардың жалғасуы әлемнің көптеген аймақтарында дағдарысқа әкелетіні көрсетілді. Жаһандық су дағдарысын болдырмау үшін фермерлер азық-түлікке деген сұраныстың өсуіне жауап беру үшін өнімділікті арттыруға ұмтылуы керек, ал өнеркәсіп пен қалалар суды тиімді пайдаланудың жолдарын табуы керек. Су тапшылығы суды көп пайдаланатын өнімдерді өндіруден де туындайды. Мысалы, мақта: 1 кг мақта – джинс жұбына тең – өндіру үшін су қажет. Мақта әлемдік су тұтынудың 2,4 пайызын құраса да, су тұтынылуы су тапшылығының қаупі бар аймақтарда жүзеге асырылады. Экологиялық зиян да елеулі: мысалы, бұрынғы Кеңес Одағының Аму-Дарья және Сыр-Дарья өзендерінен мақта өндіру үшін суды бұрып алуы Арал теңізінің жоғалуына негізгі себеп болды.

Ғылыми стандарт ретінде

1795 жылғы 7 сәуірде Францияда грамм "бір метрдің жүзден бірінің кубына тең таза судың абсолюттік салмағы және мұздың еру температурасында" деп анықталды. Бірақ практикалық тұрғыдан алғанда, килограмнан мың есе салмақты металл стандарты қажет болды. Сондықтан бір литр судың массасын дәл анықтау жұмысы тапсырылды. Граммның ресми анықтамасы "өте жақсы қайталамалы температурада" суды көрсеткеніне қарамастан, ғалымдар стандартты қайта анықтап, өлшемдерін судың ең жоғары тығыздықтағы температурасында жүргізуге шешім қабылдады, ол сол кезде өлшенгендей, құрады. СИ жүйесінің Кельвин температура шкаласы судың үштік нүктесіне негізделген, ол дәл ретінде анықталған, бірақ 2019 жылдың мамыр айынан бастап Болцман тұрақтысына негізделді. Бұл шкала – абсолютті температура шкаласы, ол бастапқыда судың қайнау температурасы (құрады) және балқу температурасы (құрады) бойынша анықталған. Табиғи судың құрамында негізінен сутек-1 және оттегі-16 изотоптары бар, бірақ оттегі-18, оттегі-17 және сутек-2 (деутерий) сияқты ауыр изотоптардың да шағын мөлшері кездеседі. Ауыр изотоптардың пайыздық үлесі өте аз болғанымен, ол судың қасиеттеріне әсер етеді. Өзендер мен көлдердегі судың құрамында теңіз суына қарағанда ауыр изотоптар аз болады. Сондықтан стандартты су Вена стандартты орташа мұхит суының сипаттамаларына сәйкес анықталады.

Ішуге арналған

Адам денесінде дене көлеміне байланысты 55-78% су бар. Дене дұрыс жұмыс істеуі үшін сусызданудан сақтану үшін күніне белгілі бір мөлшерде су қажет; нақты мөлшері белсенділік деңгейіне, температураға, ылғалдылыққа және басқа факторларға байланысты. Бұл судың көп бөлігі таза су ішпей, тағамдар мен сусындар арқылы түседі. Денсаулығы жақсы адамдарға қанша су қажет екені нақты белгілі емес, бірақ Британдық диеталық қауымдастығы дұрыс гидратацияны сақтау үшін күніне кемінде 2,5 литр су ішуді, оның ішінде 1,8 литр (6-7 стақан) сусыннан алуды ұсынады. Медициналық әдебиеттер әдетте еркектер үшін 1 литр су ішуді ұсынады, бұл жаттығу немесе ыстық ауа райынан туындаған сұйықтық жоғалтудың қосымша қажеттіліктерін қамтамайды. Сау бүйректер сағатына 0,8-1 литр су шығара алады, бірақ жаттығу сияқты стресс бұл мөлшерді азайтуы мүмкін. Адамдар жаттығу кезінде қажетті мөлшерден әлдеқайда көп су ішіп, сумен улану (гипергидратация) қаупіне ұшырауы мүмкін, бұл өлімге әкелуі мүмкін. "Күнделікті сегіз стақан су ішу керек" деген кең таралған пікірдің ғылыми негізі жоқ сияқты. Зерттеулер көрсеткендей, тамақ ішу кезінде, әсіресе, су ішу салмақ жоғалтуға көмектеседі. Жеткілікті мөлшерде сұйықтық ішу іш қатудың алдын алуға көмектеседі. 1945 жылы АҚШ Ұлттық зерттеулер кеңесінің Азық-түлік және тамақтану жөніндегі кеңесі суды қабылдау туралы алғашқы ұсынысында былай деді: "Әртүрлі адамдар үшін әр калория тағамға 1 миллилитр су жеткілікті. Бұл мөлшердің көп бөлігі дайын тағамдарда болады". АҚШ Ұлттық зерттеулер кеңесінің соңғы диеталық нормативтік тұтыну есебінде АҚШ зерттеу деректеріне (азық-түлік көздерін қоса алғанда) сүйене отырып, ерлер үшін және әйелдер үшін судың жалпы мөлшері ұсынылды, сонымен қатар тамақтағы су жалпы су тұтынудың шамамен 19% -ын құрайтыны атап өтілді. Жүкті және бала емізетін әйелдердің гидратацияланған күйде болуы үшін қосымша сұйықтық қабылдауы қажет. АҚШ Медицина институты ерлерге және әйелдерге күніне 3,7 литр, жүкті әйелдерге 3 литр (12 стақан), ал бала емізетін әйелдерге 3,8 литр су ішуді ұсынады, себебі бала емізу кезінде көп мөлшерде сұйықтық жоғалады. Сондай-ақ, судың шамамен 20% тағамнан, ал қалғаны су және сусындардан (кофеин қоса алғанда) алынатыны айтылады. Су организмнен әртүрлі жолдармен шығарылады: зәр және нәжіс арқылы, терлеу арқылы және тыныспен су буын шығару арқылы. Физикалық еңбек және ыстыққа ұшырау кезінде судың жоғалуы артады, сондықтан күндізгі сұйықтық қажеттілігі де артуы мүмкін. Адамдарға таза, аздаған қоспасы бар су қажет. Көбінесе кездесетін қоспаларға металл тұздары мен оксидтері (мыс, темір, кальций және қорғасын сияқты) және Vibrio сияқты зиянды бактериялар жатады. Кейбір еріген заттар дәмді жақсарту және қажетті электролиттерді қамтамасыз ету үшін пайдалы және тіпті қажет болуы мүмкін. Ауыз суға жарамды ең ірі (көлем бойынша) тұщы су қоры – Сібірдегі Байкал көлі.

Химиялық қолданыс

Су химиялық реакцияларда еріткіш немесе реагент ретінде кеңінен қолданылады, ал сирек жағдайларда еріген зат немесе катализатор ретінде қолданылады. Inorganic реакцияларда су көптеген иондық қосылыстарды, сондай-ақ аммиак және сумен тығыз байланысты қосылыстар сияқты басқа полярлық қосылыстарды ерітетін кең таралған еріткіш болып табылады. Органикалық реакцияларда, су көбінесе реакциялық еріткіш ретінде қолданылмайды, себебі ол реагенттерді жақсы ерітпейді және амфотерлік (қышқылдық және сілтілік) және нуклеофильді қасиеттерге ие. Дегенмен, осы қасиеттер кейде қажет болуы мүмкін. Сонымен қатар, судың Diels-Alder реакцияларын жеделдетуі байқалған. Суперкритикалық су соңғы кезде зерттеулердің тақырыбына айналды. Қышқылтекпен қанықтырылған суперкритикалық су органикалық ластағыштарды тиімді жақпайды.

Жылу алмасу

Су мен бу жылу алмасу үшін көп қолданылатын сұйықтық, себебі оның қолжетімділігі жоғары және жылу сыйымдылығы үлкен, сонымен қатар салқындату және жылыту үшін де қолданылады. Көлден немесе теңізден суық су табиғи түрде кездесуі мүмкін. Судың булануы мен конденсациясы арқылы жылуды тасымалдау әсіресе тиімді, себебі оның буланудың жасырын жылуы жоғары. Бір кемшілігі – болат және мыс сияқты өнеркәсіпте жиі қолданылатын металдар тазартылмаған су мен будың әсерінен тез тотығады. Көптеген жылу электр станцияларында су жұмыс сұйықтығы ретінде (қазан, бу турбинасы және конденсатор арасындағы жабық циклде қолданылады) және салқындатқыш ретінде (қалдық жылуды суға беру үшін немесе салқындату мұнарасында булану арқылы тарату үшін қолданылады) пайдаланылады. АҚШ-та суды электр станцияларын салқындатуға ең көп мөлшерде қолданады. Ядролық энергетика саласында су нейтрондық тежегіш ретінде де қолданылуы мүмкін. Көптеген ядролық реакторларда су салқындатқыш және тежегіш болып табылады. Бұл реактордан суды алып тастағанда ядролық реакцияның баяулауына себеп болатындықтан, белгілі бір деңгейде пассивті қауіпсіздік шарасы болып табылады. Дегенмен, реакцияны тоқтату үшін басқа әдістер де бар, сондықтан ядролық өзектің жеткілікті салқындатылуын қамтамасыз ету үшін оны сумен жабу артық көріледі.

Өрт мәселесі

Судың булану жылуы жоғары және салыстырмалы түрде инертті, сондықтан ол отты сөндіруге жақсы сұйықтық болып табылады. Судың булануы оттан жылуды кетіреді. Мұнайлар мен органикалық еріткіштерге қатысты өрттерде суды қолдану қауіпті, себебі көптеген органикалық заттар судың үстінде қалқып, су жанған сұйықтықты таратуға бейім. Өрт сөндіруде суды қолдану кезінде, сондай-ақ суды ыстық отқа тарық кеңістікте қолданғанда болатын будың жарылысы және сумен әрекеттесетін заттардың, мысалы, кейбір металдардың немесе ыстық көмірдің (көмір, ағаш көмір немесе кокс графиті сияқты) суды ыдыратып, су газын шығару арқылы туындайтын сутек жарылысы қаупі де ескерілуі керек. Мұндай жарылыстардың күші Чернобыль апатында байқалды, бірақ бұл жағдайда су өрт сөндіруден емес, реактордың сумен салқындату жүйесінен келді. Ядроның тым қызуы салдарынан будың жарылысы болды. Сутек жарылысы бу мен ыстық цирконийдің арасындағы реакция нәтижесінде туындаған болуы мүмкін. Кейбір металл оксидтері, әсіресе сілтілі және сілтілік жер металдарының оксидтері, сумен реакцияда тым көп жылу бөліп, өрт қаупін тудыруы мүмкін. Сілтілік жер оксиді – тез қатырылатын әк (кальций оксиді) – көптеп өндірілетін және көбінесе қағаз қаптарда тасымалданатын зат. Егер қаптар суға сіңсе, олардың ішіндегі заттар сумен әрекеттесіп тұтана қоюы мүмкін.

Демалыс

Адамдар суды көптеген демалыс мақсаттары үшін, сондай-ақ дене шынықтыру мен спорт үшін пайдаланады. Олардың ішінде жүзу, су шаңғысы, қайықпен жүзу, серфинг және суға шолу бар. Сонымен қатар, мұз хокейы және конькимен сырғанау сияқты кейбір спорт түрлері мұзда ойналады. Көл жағалары, жағажайлар және су саябақтары адамдардың демалуға және ойын-сауыққа баратын танымал орындары болып табылады. Көптеген адамдар ағын судың дыбысы мен көрінісін тыныштандырады, ал фонтандар мен басқа да ағын су құрылыстары әдемі безендіруге арналған. Кейбіреулер балықтар мен басқа да флора мен фаунаны аквариумдарда немесе тоғандарда көрсету, көңіл көтеру және серік ретінде ұстайды. Адамдар суды шаңғы тебу, қармен сырғанау, қар мотоциклімен жүру немесе сноуборд сияқты қар спортына да пайдаланады, олар үшін судың мұзға немесе қарға айналуы үшін төмен температурада болуы керек.

Су шаруашылығы

Су шаруашылығы тұрмыстық және өнеркәсіптік қажеттерге ауыз су және сарқынды су қызметтерін (қоса алғанда, сарқынды суларды тазарту) ұсынады. Сумен жабдықтау нысандарына құдықтар, жаңбыр суын жинауға арналған ыдыстар, сумен жабдықтау желілері, су тазарту орналастырулары, су резервуарлары, су мұнаралары, су құбырлары, соның ішінде көне су құбырлары кіреді. Атмосфералық су генераторлары әзірленуде. Ауыз су көбінесе бұлақтардан, жер астындағы жасалма бұрғылардан (құдықтардан) немесе көлдер мен өзендерден сорғыланады. Сондықтан, сулы қабаттар жеткілікті ағынмен қамтамасыз ете алатын жағдайларда, қажетті жерлерде құдықтар салу – су өндірісін арттырудың мүмкін жолы. Судың басқа да көздеріне жаңбыр суын жинау жатады. Адамдардың тұтынуына суды тазарту қажет болуы мүмкін. Бұл ерімеген заттарды, еріген заттарды және зиянды микроорганизмдерді жоюды білдіреді. Көптеген қолданылатын әдістердің бірі – құммен сүзу, ол тек ерімеген материалды ғана жояды, ал хлорлау және қайнату зиянды микроорганизмдерді өлтіреді. Дистилляция осы үш функцияның барлығын да орындайды. Кері осмос сияқты, одан да жетілдірілген техникалар бар. Теңіз суын тұщыландыру – жағалаудағы шөлді климатта қолданылатын, құны жоғары шешім. Ауыз суды тарату муниципалды су жүйелері, цистерналар арқылы немесе бөтелкеленген су түрінде жүзеге асырылады. Көптеген елдерде мұқтаж жандарға суды тегін тарату бағдарламалары бар. Ауыз суды тек адамдардың ішуі үшін пайдалануды азайту да бір мүмкіндік. Мысалы, Гонконг сияқты кейбір қалаларда тұщы су ресурстарын сақтау мақсатында, қалалық әжетханаларды шаю үшін теңіз суы кеңінен қолданылады. Судың ластануы – суды пайдаланудың ең ірі қателігі болуы мүмкін; егер ластағыш зат судың басқа да қолданылуын шектейтін болса, ол ресурстың ысырабына айналады, тіпті ластаушыға ешқандай пайдасы болмаса да. Ластанудың басқа түрлері сияқты, бұл нарықтық құнның стандартты есептеріне кірмейді, себебі олар нарық есеп бере алмайтын сыртқы факторлар деп есептеледі. Осылайша, судың ластануының құнын басқа адамдар төлейді, ал жеке компаниялардың пайдасы осы ластанудың құрбандары болған жергілікті тұрғындарға қайта бөлінбейді. Адамдар қолданатын фармацевтикалық препараттар көбінесе су жолдарына түсіп, биоаккумуляцияланғанда және биодеградацияланбағанда су жануарларына зиян келтіруі мүмкін. Муниципалды және өнеркәсіптік сарқынды сулар әдетте сарқынды суларды тазарту станцияларында тазартылады. Ластанған жер бетінен ағып келетін судың зиянын азайту үшін түрлі алдын алу және тазарту техникалары қолданылады.

Өнеркәсіптік қолдану

Көптеген өнеркәсіптік процестер суда еріген химиялық заттарды қолдануға, қатты заттарды сулы суспензияда ұстауға, немесе заттарды еріту және бөліп алуға, сондай-ақ өнімдерді немесе өңдеу жабдықтарын жууға негізделген. Тау-кен өндіру, химиялық целлюлозаны өңдеу, целлюлозаны ақтарту, қағаз өндіру, тоқыма өндірісі, бояу, басып шығару және электр станцияларын салқындату сияқты процестер көп мөлшерде суды пайдаланады, арнайы су көзі қажет етеді және көбінесе судың ластануына себеп болады. Су электр энергиясын өндіруде қолданылады. Су электр қуаты – су энергиясынан алынатын электр энергиясы. Су электр қуаты генераторға қосылған су турбинасын қозғалту арқылы пайда болады. Су электр қуаты – төмен құнмен, ластанусыз, жаңартылатын энергия көзі. Энергия судың қозғалысымен қамтамасыз етіледі. Әдетте өзенге бөгет салынып, оның артында жасанды көл құрылады. Көлден ағып шығатын су турбиналарды айналдырып, генераторларды іске қосады. Қысыммен берілген су су ағынымен кесу және су реактивті кескіштерде қолданылады. Жоғары қысымды су тапаншалары дәл кесу үшін пайдаланылады. Бұл өте жақсы жұмыс істейді, салыстырмалы түрде қауіпсіз және қоршаған ортаға зиян келтірмейді. Ол машиналарды қызып кетуден сақтау үшін, немесе аралау кескіштерінің қызып кетуін болдырмау үшін де қолданылады. Су көптеген өнеркәсіптік процестер мен машиналарда, мысалы, бу турбинасы мен жылу алмастырғышта, химиялық еріткіш ретінде де пайдаланылады. Өнеркәсіптік қолданыстан тазартылмаған судың шығарылуы ластану болып табылады. Ластануға еріген заттардың шығарылуы (химиялық ластану) және салқындатқыш судың шығарылуы (термиялық ластану) жатады. Өнеркәсіп көптеген қолданулар үшін таза суды қажет етеді және сумен жабдықтау және суды шығаруда әртүрлі тазарту техникаларын қолданады.

Тамақ өңдеу

Тамақты қайнату, бумен пісіру және қыздыру – бұл танымал пісіру әдістері, олар көбінесе тамақты суға немесе оның газ тәрізді күйіне, буға батыруды қажет етеді. Су ыдыс-аяқ жуу үшін де қолданылады. Су тағамдық ғылым саласында да маңызды рөл атқарады. Судағы тұздар мен қанттар сияқты еріген заттар судың физикалық қасиеттеріне әсер етеді. Судың қайнау және мұздау нүктелеріне еріген заттар әсер етеді, сондай-ақ ауа қысымы да биіктікке әсер етеді. Су төменгі температурада жоғары биіктікте пайда болатын төменгі ауа қысымымен қайнайды. Судың қайнау температурасын 1 кг сахарозаның 1 молы көтереді, ал 1 кг тұздың 1 молы қайнау температурасын көтереді. Сол сияқты еріген бөлшектердің санын көбейту судың тоңазу температурасын төмендетеді. Судағы еріген заттар көптеген химиялық реакцияларға және азық-түліктегі микробтардың өсуіне әсер ететін су белсенділігіне де әсер етеді. Су белсенділігі ерітіндідегі су буының қысымы мен таза су буының қысымының арақатынасы ретінде сипатталады. немесе 60 мг/л-ден кем (АҚШ). Water Footprint ұйымының 2010 жылы жариялаған есебіне сәйкес, бір килограмм сиыр етіне судың шамамен қажеттігі анықталды; алайда, авторлар бұл әлемдік орташа көрсеткіш екенін және сиыр етін өндіруде қолданылатын су мөлшерін жағдайлар анықтайтынын нақтылайды.

Медициналық қолдану

Инъекцияға арналған су Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының қажетті медициналық препараттар тізімінде бар.

Ғаламда

Ғаламдағы судың көп бөлігі жұлдыздардың пайда болуының жанама нәтижесі ретінде түзіледі. Жұлдыздардың қалыптасуы газ бен шаңның күшті сыртқа қарайтын ағынымен бірге жүреді. Бұл материалдың шығуы қоршаған газға соққанда, туындаған соққы толқындары газды қысып, қыздырады. Байқалған су осы жылы, тығыз газдың ішінде жылдам түзіледі. 2011 жылдың 22 шілдесінде жарияланған хабарламада Жерден 12 миллиард жарық жылы қашықтықта орналасқан квазардың маңында "Жердегі барлық мұхиттардың суынан 140 триллион есе артық су" бар алып су буы бұлтының табылуы туралы айтылды. Зерттеушілердің пікірінше, "осы жаңалық ғаламның дерлік барлық тарихы бойында су кең таралғанын көрсетеді". Су Құс жолындағы жұлдызаралық бұлттарда да анықталды. Сутегі мен оттегі ғаламдағы ең көп кездесетін элементтердің бірі болғандықтан, су басқа галактикаларда да көп мөлшерде болуы мүмкін. Күн жүйесінің және басқа жұлдыз жүйелерінің қалыптасуы мен эволюциясының модельдеріне сүйене отырып, көптеген басқа планеталық жүйелердің де ұқсас құрамы болуы ықтимал.

Экзотикалық түрлері

Су және басқа ұшқыш заттар, мүмкін, Уран мен Нептун планеталарының ішкі құрылымының көп бөлігін құрайды. Ал терең қабаттардағы су иондық су түрінде болуы мүмкін, онда молекулалар сутек пен оттегі иондарының қоспасына ыдырайды. Одан да тереңдегі су – супериондық су түрінде, онда оттегі кристалдық құрылымға айналады, ал сутек иондары оттегі кристалдық тордың ішінде еркін қозғалады.

Су және планеталық өмір сүру мүмкіндігі

Жер бетіндегі сұйық судың және оның газ және қатты түрлерінің болуы біз білетін Жердегі тіршілік үшін өте маңызды. Жер Күн жүйесінің тіршілікке жарамды аймағында орналасқан; егер ол Күнге шамамен 5% немесе 8 миллион шақырымға жақын немесе алыс болғанда, үш түрдің бір уақытта болуына мүмкіндік беретін жағдайлардың тууы әлдеқайда қиын болар еді. Жердің гравитациясы атмосфераны ұстап тұруға мүмкіндік береді. Атмосферадағы су буы мен көмірқышқыл газы температураны реттеуге (парник эффектісі) көмектеседі, бұл жер бетінің температурасын салыстырмалы түрде тұрақты ұстауға көмектеседі. Егер Жер кішірек болса, жұқа атмосфера температураның күрт өзгеруіне жол берер еді, осылайша судың полярлық мұз қабаттарында ғана жиналуына мүмкіндік берілмес еді (Марстағыдай). Жер бетінің температурасы геологиялық уақыт бойында күн сәулесінің (инсоляция) әртүрлі деңгейлеріне қарамастан салыстырмалы түрде тұрақты болды, бұл динамикалық процесс Жердің температурасын парник газдары мен жер бетінің немесе атмосфераның альбедосының үйлесімі арқылы басқаратынын көрсетеді. Бұл ұсыныс Гайя гипотезасы деп аталады. Планетадағы судың күйі планетаның гравитациясымен анықталатын қоршаған ортаның қысымына байланысты. Егер планета жеткілікті массалы болса, су тіпті жоғары температурада да қатты күйде болуы мүмкін, себебі гравитацияның салдарынан жоғары қысым туындайды, бұл Gliese 436 b және GJ 1214 b экзопланеталарында байқалды.

Заң, саясат және дағдарыс

Су саясаты – су мен су ресурстарының әсеріне ұшырайтын саясат. Су, әсіресе тұщы су, бүкіл әлемде стратегиялық ресурс болып табылады және көптеген саяси қақтығыстардың маңызды бөлігін құрайды. Ол денсаулыққа зиян келтіреді және биоәртүрліліктің жоғалуына себеп болады. Соңғы онжылдықтарда әлемнің дерлік барлық аймағында қауіпсіз ауыз суға қол жеткізу жақсарған, бірақ шамамен бір миллиард адам әлі де қауіпсіз суға қол жеткізе алмайды, ал 2,5 миллиардтан астам адамның жағдайы нашар санитариямен байланысты. 2009 жылдың қараша айында жарияланған есепке сәйкес, 2030 жылға қарай әлемнің кейбір дамушы аймақтарында суға деген сұраныс оның қорынан 50%-ға артық болады. 1990 жылдан бері 1,6 миллиард адам қауіпсіз су көзіне қол жеткізді. Дамушы елдердегі қауіпсіз суға қол жеткізген адамдардың үлесі 1970 жылы 30%-дан 1990 жылы 71%-ға, 2000 жылы 79%-ға және 2004 жылы 84%-ға дейін өскен. Біріккен Ұлттар Ұйымының 2006 жылғы баяндамасында «барлығына жеткілікті су бар» делінген, бірақ оған қол жеткізуге нашар басқару және жемқорлық кедерілгі келтіреді. Сонымен қатар, көмек көрсету тиімділігін жақсартуға бағытталған жаһандық бастамалар, мысалы, Париж декларациясы, су секторының донорлары тарапынан білім беру және денсаулық сақтау салаларындағыдай тиімді қолдау тапқан жоқ, бұл бірнеше донорлардың бір-біріне қатысты жобалармен айналысуына және алушы үкіметтердің әрекет етуге бейімделуіне мүмкіндік бермейді. 2007 жылғы Ауыл шаруашылығындағы суды басқару жөніндегі жан-жақты бағалаудың авторлары су тапшылығының кейбір түрлеріне нашар басқарудың себеп екенін атап көрсетті. Су басқаруы – суды басқаруға қатысты шешімдер қабылдауға арналған ресми және бейресми процестердің жиынтығы. Жақсы су басқаруы ең алдымен, белгілі бір физикалық және әлеуметтік-экономикалық жағдайда қандай процестер жақсы жұмыс істейтінін білу туралы. Дамыған елдерде жұмыс істейтін «үлгілерді» дамушы елдердің жағдайларына және аймақтарына қолдануға тырысып, кейде қателіктер жасалған. Меконг өзені соның бір мысалы. Халықаралық су шаруашылығы институты Меконг өзеніне су алатын алты елдің саясатын қарастырғаннан кейін, шығын мен пайданы мұқият талдау және қоршаған ортаға тигізетін әсерді бағалау сирек жүргізілгенін анықтады. Олар сондай-ақ Камбоджаның су заң жобасы қажеттіден гөрі күрделі екенін анықтады. 2004 жылы Ұлыбританияның WaterAid қайырымдылық ұйымы әр 15 секунд сайын бір баланың оңай болдырмалы сумен байланысты аурулардан қаза болатынын хабарлады, бұл аурулар көбінесе лайықты санитарияның болмауымен байланысты. 2003 жылдан бері ЮНЕСКО-ның Дүниежүзілік суды бағалау бағдарламасы арқылы БҰҰ-ның Дүниежүзілік су дамуы жөніндегі есебі шешім қабылдаушыларға тұрақты су саясатын әзірлеуге арналған құралдарды ұсынады. 2023 жылғы есепте халықтың 26%-ын құрайтын екі миллиард адамның ауыз суға қол жеткізе алмайтыны және 46%-ын құрайтын 3,6 миллиард адамның қауіпсіз санитарияға қол жеткізе алмайтыны айтылған. 2050 жылға қарай қала тұрғындарының (2,4 миллиард) су тапшылығына тап болады. Есепте әлем халқының 10%-ы су тапшылығы жоғары немесе өте жоғары елдерде өмір сүретіні көрсетілген. Соңғы 40 жылда су тұтыну жылына шамамен 1%-ға өсті және 2050 жылға дейін осы деңгейде өсуі күтілуде. 2000 жылдан бері тропиктік аймақтарда су тасқыны төрт есеге, ал солтүстік орта ендіктерінде 2,5 есеге өсті. 2000 мен 2019 жылдар аралығында осы су тасқындарынан 100 000 адам қаза тауып, 650 миллион долларлық зиян келтірді. 8 маусымда Дүниежүзілік мұхиттар күні тойланады.

Дін

Су көптеген діндерде тазартқыш деп есептеледі. Ритуалды жуу (тазарту) рәсімдерін қамтитын діндерге христиандық, индуизм, ислам, иудаизм, Растафари қозғалысы, синтоизм, таоизм және викка кіреді. Адамды суға батыру (немесе шашу немесе су құю) христиан дінінің маңызды құдайы (сакраменті) болып табылады (онда ол крещение деп аталады); ол ислам (ғұсыл), иудаизм (миква) және сикхизм (Амрит Санскар) сияқты басқа діндердің де амалдарының бір бөлігі болып табылады. Бұған қоса, ислам мен иудаизмді қоса алғанда, көптеген діндерде қайтыс болғандарға таза сумен ритуалды ванна жасалады. Исламда, су жеткіліксіз болмаса, бес уақыт намазын орындау үшін, дененің белгілі бір бөліктерін таза сумен жуу (уду) қажет (Тайаммұм туралы қараңыз). Синтоизмде су адамды немесе аумақты тазарту үшін дерлік барлық рәсімдерде қолданылады (мысалы, мизоги рәсімінде). Христиан дінінде қасиетті су – дін қызметкерінің крещение рәсімі үшін, адамдарды, орындарды және заттарды баталау үшін немесе жамандықтан қорғану үшін қасиеттендірген суы. Зороастризмде су (āb) өмірдің бастауы ретінде құрметтеледі.

Философия

Ежелгі грек философы Эмпедокл суды төрт классикалық элементтің бірі (от, жер және ауамен бірге) ретінде қарастырды және оны илем, яғни ғаламның негізгі заты деп санады. Аристотель астроном және инженер ретінде бейнелеген Талес, жердің судан тығыз екендігіне және судан пайда болғанына қатысты болжам жасады. Монист болған Талес, барлық нәрсе судан тұрады деп сенді. Платон судың пішінін икосаэдр деп есептеді – ол текше пішіндес жерге қарағанда оңай ағады. Төрт дене сұйықтығы туралы теорияда судың суық және ылғалды қасиеттері шырышқа байланыстырылды. Судың классикалық элементі дәстүрлі қытай философиясындағы бес элементтің (жер, от, ағаш және металлмен бірге) бірі болды. Азияның кейбір дәстүрлі және танымал философиялық жүйелері суды үлгі етіп алады. Джеймс Легждің 1891 жылғы Дао Дэ Цзин аудармасында былай делінген: "Ең жоғары шеберлік – су сияқты. Судың артықшылығы – барлық нәрсеге пайдасы тиюі және ешқандай күш-жігер жұмсамай, барлық адамдар ұнатпайтын төменгі орынды иеленуі. Сондықтан оның жолы Даоға жақын" және "Дүниеде судан жұмсақ және әлсіз нәрсе жоқ, бірақ берік және күшті нәрселерге қарсы тұру үшін одан артық ештеңе жоқ – өйткені оны өзгертуге болатын ешқандай нәрсе жоқ". Гуанцзи "Шуй ди" 水地 тарауында судың символикасын одан әрі түсіндіріп, "адам – су" деп жариялайды және әртүрлі қытай аймандарының халқының табиғи қасиеттерін жергілікті су ресурстарының ерекшеліктерімен байланыстырады.

Фольклорлық

"Тірі су" герман және славян халық аңыздарында өлгендерді қайта тірілту үшін қолданылатын құрал ретінде кездеседі. Мысалы, Гримм ертегісі ("Өмір суы") және орыс тіліндегі "живая вода" мен "мёртвая вода" екіұштылығын қараңыз. Жастық қайнар көзі – жасқаруды болдырмайтын, сиқырлы су туралы ұқсас түсінік.

Өнер және белсенділік

Суретші және белсенді Фредерика Фостер Нью-Йорк қаласындағы Әулие Иоанн соборында "Судың құндылығы" көрмесін ұйымдастырды, ол собордың суға тәуелділігі туралы бір жылдық бастамасын іске қосты. Соборда өткен ең ірі көрме болған бұл көрмеде Дженни Холцер, Роберт Лонго, Марк Ротко, Уильям Кентридж, Апрель Горник, Кики Смит, Пэт Стайр, Элис Далтон Браун, Терезита Фернандес және Билл Виола сияқты қырықтан астам суретшінің туындылары қойылды. Фостер суды өзінің тақырыбы немесе құралы ретінде пайдаланатын суретшілердің экологиялық ұжымы "Think About Water" (Су туралы ойла) ұйымын құрды. Ұйым мүшелері: Басия Ирланд, Авива Рахмани, Бетси Дамон, Дайан Бурко, Лейла Дау, Стейси Леви, Шарлотт Котé, Меридел Рубенштейн және Анна Маклеод. БҰҰ-ның су мен санитарияға қол жеткізуді адам құқығы деп жариялағанына 10 жыл толуына орай, "WaterAid" қайырымдылық қоры он суретшіге таза судың адам өміріне тигізетін әсерін көрсету тапсырмасын берді.

Дигидрон моноксиді пародиясы

"Дигидрон монооксиді" – судың техникалық тұрғыдан дұрыс, бірақ сирек қолданылатын химиялық атауы. Бұл атау ғылыми білімсіздікті күлдіретін бірнеше алаяқтықтар мен әзілдерде пайдаланылған. Бұл 1983 жылы Мичиган штатының Дюран қаласындағы газетте "Апрель әзілі" деген мақала жарияланғаннан бастау алды. Бұл мақаладағы жалған хабардың мазмұны – заттың қауіпсіздігіне қатысты алаңдаушылықтарды қозғады.

Музыка

"Су" деген сөзді көптеген Флоридалық рэперлер қысқа тіркес немесе әнге қосымша сөз ретінде пайдаланған. Мұны BLP Kosher және Ski Mask the Slump God сияқты рэперлер де жасады. Кейбіреулері тіпті Флоридадағы су туралы толық әндер жазды, мысалы, 2023 жылы шыққан Дэнни Тауэрстің "Florida Water" әні. Ал басқалары, XXXTentacion және Ski Mask the Slump God сияқты, жалпы су туралы әндер шығарды, олардың "H2O" әні соның бірі.