Введение

Химическое соединение с формулой H₂O

Вода — неорганическое соединение с химической формулой H₂O. Это прозрачное, безвкусное, без запаха и почти бесцветное химическое вещество, являющееся основным компонентом гидросферы Земли и жидкостей всех известных живых организмов (в которых оно выступает в роли растворителя). Вода жизненно важна для всех известных форм жизни, несмотря на то, что не обеспечивает энергией в виде пищи или органическими микроэлементами. Её химическая формула, H₂O, указывает, что каждая молекула содержит один атом кислорода и два атома водорода, соединенных ковалентными связями. Атомы водорода присоединены к атому кислорода под углом 104,45°. В жидком состоянии H₂O при стандартной температуре и давлении также называется «водой». Поскольку окружающая среда Земли относительно близка к тройной точке воды, вода на Земле существует в твердом, жидком и газообразном состояниях. Она образует осадки в виде дождя и аэрозоли в виде тумана. Облака состоят из взвешенных капель воды и льда, её твердого состояния. При тонком разделении кристаллический лед может выпадать в виде снега. Газообразное состояние воды — это пар или водяной пар. Вода покрывает около 71% поверхности Земли, при этом моря и океаны составляют большую часть объема воды (около 96,5%). Небольшие объемы воды содержатся в грунтовых водах (1,7%), в ледниках и ледяных щитах Антарктиды и Гренландии (1,7%), а также в воздухе в виде пара, облаков (состоящих из льда и жидкой воды, взвешенных в воздухе) и осадков (0,001%). Вода непрерывно циркулирует в водном цикле посредством испарения, транспирации (эвапотранспирации), конденсации, осадков и стока, обычно возвращаясь в море. Вода играет важную роль в мировой экономике. Примерно 70% пресной воды, используемой человеком, расходуется на сельское хозяйство. Рыболовство в соленых и пресноводных водоемах является и продолжает оставаться важным источником пищи для многих регионов мира, обеспечивая 6,5% мирового белка. Значительная часть товаров, перевозимых на большие расстояния (таких как нефть, природный газ и промышленные изделия), транспортируется по морям, рекам, озерам и каналам на судах. Большие объемы воды, льда и пара используются для охлаждения и отопления в промышленности и быту. Вода — отличный растворитель для широкого спектра веществ, как минеральных, так и органических, и поэтому широко используется в промышленных процессах, а также при приготовлении пищи и стирке. Вода, лед и снег также играют центральную роль во многих видах спорта и других формах развлечений, таких как плавание, катание на лодках, гонки на лодках, серфинг, спортивная рыбалка, дайвинг, катание на коньках, сноуборд и лыжи.

Этимология

Слово «вода» происходит от древнеанглийского wæter, от протогерманского watar (источник также древнесаксонского watar, древнефризского wetir, голландского water, древневерхненемецкого wazzar, немецкого Wasser, vatn, готского 𐍅𐌰𐍄𐍉 (wato)), от протоиндоевропейского wod или суффиксной формы корня wed (; ). Также родственно, через индоевропейский корень, с греческим ύδωρ (ýdor; от древнегреческого ὕδωρ, откуда в английский язык), русским вода́ (vodá), ирландским uisce и албанским ujë.

Свойства

Вода (H2O) — полярное неорганическое соединение. При комнатной температуре это безвкусная и не имеющая запаха жидкость, почти бесцветная с лёгким голубым оттенком. Это самое простое соединение водорода с халькогеном, и оно является самым изученным химическим соединением, описываемым как "универсальный растворитель" благодаря способности растворять многие вещества. Это делает воду "растворителем жизни": на самом деле, вода в природе почти всегда содержит различные растворённые вещества, и для получения химически чистой воды требуются специальные меры. Вода — единственное распространённое вещество, которое существует в твёрдом, жидком и газообразном состояниях при нормальных земных условиях.

Государства

Наряду с оксиданом, вода — одно из двух официальных названий химического соединения H2O; она также представляет собой жидкую фазу H2O. Другими двумя распространенными агрегатными состояниями воды являются твердое состояние, лед, и газообразное состояние, водяной пар или пар. Добавление или отвод тепла может вызывать фазовые переходы: замерзание (вода в лед), плавление (лед в воду), испарение (вода в пар), конденсация (пар в воду), сублимация (лед в пар) и десублимация (пар в лед).

Плотность

Вода отличается от большинства жидкостей тем, что становится менее плотной при замерзании. Другие вещества, обладающие этим свойством, включают висмут, кремний, германий и галлий. Плотность льда составляет [значение плотности], что соответствует увеличению объема на 9%. Это расширение может создавать огромное давление, разрывая трубы и раскалывая скалы. В озере или океане вода при 4°C опускается на дно, а на поверхности образуется лёд, который плавает в жидкой воде. Этот лёд служит изоляцией для воды, не давая ей промерзнуть до дна. Без такой защиты большинство водных организмов, обитающих в озерах, погибло бы зимой.

Магнетизм

Вода — диамагнитный материал. Хотя взаимодействие слабое, с сверхпроводящими магнитами оно может достигать заметной величины. В процессе лиофилизации (сушки замораживанием) продукт замораживается, а затем хранится при низком давлении, чтобы лёд на его поверхности сублимировался. Температуры плавления и кипения зависят от давления. Хорошее приближение для скорости изменения температуры плавления с давлением даётся соотношением Клаузиуса — Клэпейрона:

где и — молярные объёмы жидкой и твёрдой фаз, а — молярная скрытая теплота плавления. В большинстве веществ объём увеличивается при плавлении, поэтому температура плавления повышается с увеличением давления. Однако, поскольку лёд менее плотный, чем вода, температура плавления понижается. В ледниках, при достаточно большой толще льда, может происходить плавление под давлением, приводящее к образованию подлёдниковых озёр. Соотношение Клаузиуса — Клэпейрона также применимо к точке кипения, но при переходе жидкость/газ фаза пара имеет значительно меньшую плотность, чем жидкая фаза, поэтому точка кипения повышается с увеличением давления. Вода может оставаться в жидком состоянии при высоких температурах в глубинах океана или под землёй. Например, в гейзере Олд-Фейтфул в Йеллоустонском национальном парке температура превышает . В гидротермальных источниках температура может превышать . На уровне моря температура кипения воды составляет . По мере уменьшения атмосферного давления с высотой температура кипения понижается на 1 °C каждые 274 метра. Приготовление пищи на большой высоте занимает больше времени, чем на уровне моря. Например, на высоте , время приготовления необходимо увеличить на четверть для достижения желаемого результата. И наоборот, скороварка может быть использована для сокращения времени приготовления за счёт повышения температуры кипения. В вакууме вода будет кипеть при комнатной температуре.

Тройные и критические точки

На диаграмме фаз «давление-температура» (см. рисунок) имеются кривые, разделяющие твердое вещество и пар, пар и жидкость, а также жидкость и твердое вещество. Эти кривые пересекаются в одной точке, называемой тройной точкой, где все три фазы могут сосуществовать. Тройная точка находится при температуре и давлении; это самое низкое давление, при котором может существовать жидкая вода. До 2019 года тройная точка использовалась для определения температурной шкалы Кельвина. Кривая фазового перехода вода/пар заканчивается в точке и . Эта точка известна как критическая точка. При более высоких температурах и давлениях жидкая и паровая фазы образуют непрерывную фазу, называемую сверхкритической жидкостью. Её можно постепенно сжимать или расширять, изменяя плотность от газообразной до жидкостной; её свойства (значительно отличающиеся от свойств воды при обычных условиях) зависят от плотности. Например, при подходящих давлении и температуре она может свободно смешиваться с неполярными соединениями, включая большинство органических соединений. Это делает её полезной в различных областях, включая высокотемпературную электрохимию, а также в качестве экологически безопасного растворителя или катализатора в химических реакциях с участием органических соединений. В мантии Земли она выступает в роли растворителя в процессах образования, растворения и осаждения минералов.

Фазы льда и воды

Нормальной формой льда на поверхности Земли является лед Ih – фаза, образующая кристаллы с гексагональной симметрией. Другая форма, лед Ic, с кубической кристаллической симметрией, может возникать в верхних слоях атмосферы. С увеличением давления лед формирует иные кристаллические структуры. По состоянию на 2019 год экспериментально подтверждено существование семнадцати таких структур, а еще несколько предсказаны теоретически. Восемнадцатая форма льда, лед XVIII, – кубическая, сверхионная фаза льда – была обнаружена при воздействии на каплю воды ударной волны, которая повысила давление до миллионов атмосфер и температуру до тысяч градусов. В результате образовалась структура из жестких атомов кислорода, в которой атомы водорода свободно перемещались. При помещении между слоями графена лед формирует квадратную решетку. Детали химической природы жидкой воды изучены недостаточно; некоторые теории предполагают, что ее необычное поведение обусловлено существованием двух жидких состояний.

Вкус и запах

Чистая вода обычно описывается как безвкусная и не имеющая запаха, хотя у человека есть специальные сенсоры, способные ощущать присутствие воды во рту, и известно, что лягушки могут её чувствовать по запаху. Однако вода из обычных источников (включая минеральную воду) обычно содержит множество растворенных веществ, которые могут придавать ей различные вкусы и запахи. Люди и другие животные развили органы чувств, позволяющие им оценивать пригодность воды для питья, чтобы избегать слишком солёной или испорченной воды.

Цвет и внешний вид

Чистая вода выглядит голубой из-за поглощения света в области около 600–800 нм. Этот цвет легко заметить в стакане водопроводной воды, помещенном на чистый белый фон при дневном свете. Основными полосами поглощения, ответственными за цвет, являются овертоны колебаний растяжения O–H. Яркость цвета увеличивается с глубиной водяного столба в соответствии с законом Бера. Это также справедливо, например, для бассейна, когда источником света является солнечный свет, отраженный от белых плиток. В природе цвет может изменяться от синего к зеленому из-за присутствия взвешенных частиц или водорослей. В промышленности ближняя инфракрасная спектроскопия используется с водными растворами, поскольку большая интенсивность низших овертонов воды позволяет использовать стеклянные кюветы с короткой оптической длиной. Для наблюдения фундаментального спектра поглощения при растяжении воды или водного раствора в области около 3500 см⁻¹ (2,85 мкм) необходима оптическая длина около 25 мкм. Кроме того, кювета должна быть прозрачной в области 3500 см⁻¹ и нерастворимой в воде; фторид кальция – один из материалов, обычно используемых для изготовления окон кювет для водных растворов. Рамановски активные фундаментальные колебания можно наблюдать, например, с помощью ячейки для образцов длиной 1 см. Водные растения, водоросли и другие фотосинтезирующие организмы могут жить в воде на глубине до сотен метров, поскольку солнечный свет может до них достигать. Практически никакого солнечного света не достигает глубин океана. Показатель преломления жидкой воды (1,333 при 20°C) намного выше, чем у воздуха (1,0), сопоставим с показателями алканов и этанола, но ниже, чем у глицерина (1,473), бензола (1,501), дисульфида углерода (1,627) и обычных типов стекла (1,4–1,6). Показатель преломления льда (1,31) ниже, чем у жидкой воды.

Молекулярная полярность

В молекуле воды атомы водорода образуют угол 104,5° с атомом кислорода. Атомы водорода расположены близко к двум вершинам тетраэдра, центром которого является кислород. В двух других вершинах находятся неподеленные пары валентных электронов, не участвующие в образовании связи. В идеальном тетраэдре атомы образовали бы угол 109,5°, но отталкивание между неподеленными парами сильнее, чем отталкивание между атомами водорода. Длина связи O–H составляет около 0,096 нм. Другие вещества также имеют тетраэдрическую молекулярную структуру, например, метан (CH4) и сероводород (H2S). Однако кислород более электроотрицателен, чем большинство других элементов, поэтому атом кислорода имеет частичный отрицательный заряд, а атомы водорода – частичный положительный. В сочетании с угловатой структурой это придает молекуле дипольный момент, и она классифицируется как полярная молекула. Вода – хороший полярный растворитель, растворяющий многие соли и гидрофильные органические молекулы, такие как сахара и простые спирты, например этанол. Вода также растворяет многие газы, такие как кислород и углекислый газ, – последний обуславливает шипучесть газированных напитков, игристых вин и пива. Кроме того, многие вещества в живых организмах, такие как белки, ДНК и полисахариды, растворимы в воде. Взаимодействие воды с субъединицами этих биомакромолекул определяет формирование структуры белков, спаривание оснований ДНК и другие явления, критически важные для жизни (гидрофобный эффект). Многие органические вещества (такие как жиры, масла и алканы) являются гидрофобными, то есть нерастворимыми в воде. Многие неорганические вещества также нерастворимы, включая большинство оксидов металлов, сульфидов и силикатов.

Водородные связи

Из-за своей полярности молекула воды в жидком или твердом состоянии может образовывать до четырех водородных связей с соседними молекулами. Водородные связи примерно в десять раз прочнее сил Ван-дер-Ваальса, притягивающих молекулы друг к другу в большинстве жидкостей. Это объясняет, почему температуры плавления и кипения воды значительно выше, чем у других аналогичных соединений, таких как сероводород. Это также объясняет её исключительно высокую удельную теплоёмкость (около 4,2 Дж/(г·К)), теплоту плавления (около 333 Дж/г), теплоту испарения (2257 Дж/г) и теплопроводность (от 0,561 до 0,679 Вт/(м·К)). Благодаря этим свойствам вода эффективно регулирует климат Земли, аккумулируя тепло и перенося его между океанами и атмосферой. Энергия водородных связей воды составляет около 23 кДж/моль (по сравнению с ковалентной связью O–H, энергия которой равна 492 кДж/моль). Из этой энергии, по оценкам, 90% обусловлено электростатическим взаимодействием, а оставшиеся 10% – частично ковалентным характером связи. Эти связи являются причиной высокого поверхностного натяжения воды и капиллярных сил. Капиллярный эффект – это способность воды подниматься по узким трубкам против силы тяжести. Этим свойством пользуются все сосудистые растения, например, деревья.

Самоионизация

Вода представляет собой слабый раствор гидроксида гидроксония — в ней существует равновесие, связанное с сольватацией образующихся ионов гидроксония и гидроксид-ионов.

Электропроводность и электролиз

Чистая вода имеет низкую электропроводность, которая возрастает при растворении даже небольшого количества ионных веществ, таких как поваренная соль. Жидкую воду можно разложить на составляющие элементы – водород и кислород – путем пропускания через нее электрического тока, что называется электролизом. Для осуществления разложения требуется больше энергии, чем тепло, выделяющееся при обратном процессе (285,8 кДж/моль, или 15,9 МДж/кг).

Механические свойства

Можно предположить, что жидкая вода практически несжимаема для большинства целей: её сжимаемость составляет от 4,4 до 5,1 в обычных условиях. Даже в океанах на глубине 4 км, где давление равно 400 атм, объем воды уменьшается всего на 1,8%. Вязкость воды составляет около 10 Па·с или 0,01 Пуаза при [температуре], а скорость звука в жидкой воде изменяется в зависимости от температуры. Звук распространяется в воде на большие расстояния с небольшим затуханием, особенно на низких частотах (приблизительно 0,03 дБ/км при 1 кГц), что используется китообразными и людьми для коммуникации и зондирования окружающей среды (сонара).

Реактивность

Металлические элементы, более электроположительные, чем водород, особенно щелочные и щелочноземельные металлы, такие как литий, натрий, кальций, калий и цезий, вытесняют водород из воды, образуя гидроксиды и выделяя водород. При высоких температурах углерод реагирует с водяным паром, образуя монооксид углерода и водород.

На земле

Гидрология – это наука о движении, распределении и качестве воды на Земле. Изучение распределения воды называется гидрографией. Изучение распределения и движения грунтовых вод – это гидрогеология, ледников – гляциология, внутренних вод – лимнология, а распределение океанов – океанография. Экологические процессы в контексте гидрологии находятся в фокусе экогидрологии. Совокупность всей воды, находящейся на, под и над поверхностью планеты, называется гидросферой. Приблизительный объем воды на Земле (общий мировой запас воды) – это… Роса – это мелкие капли воды, образующиеся при конденсации, когда высокая концентрация водяного пара соприкасается с холодной поверхностью. Роса обычно формируется утром, когда температура минимальна, непосредственно перед восходом солнца и когда температура земной поверхности начинает повышаться. Конденсированная вода в воздухе также может преломлять солнечный свет, создавая радугу. Поверхностный сток часто собирается в водосборных бассейнах и впадает в реки. В результате эрозии сток формирует ландшафт, создавая речные долины и дельты, которые обеспечивают плодородную почву и ровную местность для размещения населенных пунктов. Наводнение происходит, когда участок земли, как правило, низинный, покрывается водой из-за переполнения реки или штормового нагона. С другой стороны, засуха – это продолжительный период, длящийся месяцы или годы, когда в регионе наблюдается недостаток воды. Это происходит, когда регион постоянно получает количество осадков ниже среднего, что обусловлено его топографией или географическим положением.

Водные ресурсы

Водные ресурсы – это природные ресурсы воды, потенциально полезные для человека, например, как источник питьевого водоснабжения или воды для орошения. Вода существует как в форме "запасов", так и в форме "потоков". Вода может накапливаться в озерах, в виде водяного пара, грунтовых вод или водоносных горизонтов, а также льда и снега. По оценкам, из общего объема мировых запасов пресной воды 69 процентов содержится в ледниках и постоянном снежном покрове, 30 процентов – в грунтовых водах, а остальные 1 процент – в озерах, реках, атмосфере и живых организмах. Время, в течение которого вода остается в запасе, сильно варьируется: некоторые водоносные горизонты содержат воду, накопленную на протяжении тысяч лет, в то время как объемы воды в озерах могут колебаться в зависимости от сезона, уменьшаясь в засушливые периоды и увеличиваясь в периоды обильных осадков. Существенная часть водоснабжения в некоторых регионах состоит из воды, извлеченной из накопленных запасов, и когда отбор воды превышает ее пополнение, запасы истощаются. По некоторым оценкам, до 30 процентов всей воды, используемой для орошения, поступает из-за нерационального отбора грунтовых вод, что приводит к их истощению.

Морская вода и приливы и отливы

В среднем в морской воде содержится около 3,5% хлорида натрия, а также меньшее количество других веществ. Физические свойства морской воды отличаются от свойств пресной воды в некоторых важных аспектах. Она замерзает при более низкой температуре (около -1,9 °C), и её плотность увеличивается с понижением температуры до точки замерзания, а не достигает максимального значения при температуре выше нуля. Соленость воды в основных морях варьируется от примерно 0,7% в Балтийском море до 4,0% в Красном море. (Мертвое море, известное своим чрезвычайно высоким уровнем солености – от 30 до 40%, фактически является соленым озером.) Приливы – это циклические подъемы и спады уровня моря, вызванные гравитационным воздействием Луны и Солнца на океаны. Приливы и отливы приводят к изменениям глубины морских и устьевых водоемов, а также создают колебательные течения, известные как приливные потоки. Изменение прилива в конкретном месте определяется меняющимся положением Луны и Солнца относительно Земли, в сочетании с эффектом вращения Земли и локальной батиметрией. Участок береговой линии, который затапливается во время прилива и обнажается во время отлива – приливно-отливная зона – является важным экологическим результатом океанических приливов и отливов.

Влияние на жизнь

С биологической точки зрения вода обладает множеством отличительных свойств, которые критически важны для поддержания жизни. Она выполняет эту роль, обеспечивая протекание реакций органических соединений, что в конечном итоге позволяет репликации. Все известные формы жизни зависят от воды. Вода жизненно важна как растворитель, в котором растворяются многие вещества организма, так и как необходимая часть множества метаболических процессов в организме. Метаболизм – это совокупность анаболизма и катаболизма. В анаболизме вода удаляется из молекул (в ходе энергозатратных ферментативных химических реакций) для образования более крупных молекул (например, крахмала, триглицеридов и белков для запасания энергии и информации). В катаболизме вода используется для разрыва связей с образованием более мелких молекул (например, глюкозы, жирных кислот и аминокислот, которые используются в качестве топлива для получения энергии или в других целях). Без воды эти метаболические процессы были бы невозможны. Вода фундаментальна как для фотосинтеза, так и для дыхания. Фотосинтезирующие клетки используют энергию солнца для разделения водорода и кислорода из воды. В присутствии солнечного света водород соединяется с CO2 (поглощаемым из воздуха или воды) с образованием глюкозы и выделением кислорода. Все живые клетки используют это топливо и окисляют водород и углерод для захвата солнечной энергии и повторного образования воды и CO2 в процессе клеточного дыхания. Вода также играет центральную роль в кислотно-щелочном балансе и функционировании ферментов. Кислота, являющаяся донором иона водорода (то есть протона), может быть нейтрализована основанием, являющимся акцептором протона, например, ионом гидроксида (OH−), с образованием воды. Вода считается нейтральной, её pH (отрицательный логарифм концентрации ионов водорода) равен 7. Кислоты имеют значения pH меньше 7, а основания – больше 7.

Водные формы жизни

Воды на поверхности Земли кишат жизнью. Самые ранние формы жизни возникли в воде; почти все рыбы живут исключительно в воде, и существует множество видов морских млекопитающих, таких как дельфины и киты. Некоторые виды животных, например, земноводные, проводят часть своей жизни в воде, а часть – на суше. Растения, такие как ламинария и водоросли, растут в воде и служат основой для некоторых подводных экосистем. Планктон обычно является фундаментом океанической пищевой цепи. Водные позвоночные должны получать кислород для выживания, и они делают это различными способами. У рыб есть жабры вместо легких, хотя у некоторых видов рыб, таких как протоптер, есть и те, и другие. Морские млекопитающие, такие как дельфины, киты, выдры и тюлени, периодически поднимаются на поверхность, чтобы дышать воздухом. Некоторые земноводные способны поглощать кислород через кожу. Беспозвоночные демонстрируют широкий спектр адаптаций для выживания в плохо насыщенных кислородом водах, включая дыхательные трубки (например, сифоны насекомых и моллюсков) и жабры (у Carcinus). Однако, поскольку жизнь беспозвоночных развивалась в водной среде, большинство из них обладают незначительной или отсутствующей специализацией для дыхания в воде.

Влияние на человеческую цивилизацию

Цивилизация исторически процветала у рек и крупных водных путей; Месопотамия, одна из так называемых колыбелей цивилизации, располагалась между реками Тигр и Евфрат; древнеегипетское общество полностью зависело от Нила. Ранняя цивилизация долины Инда (ок. 3300 г. до н.э. – ок. 1300 г. до н.э.) развивалась вдоль реки Инд и её притоков, берущих начало в Гималаях. Рим также был основан на берегах итальянской реки Тибр. Крупные города, такие как Роттердам, Лондон, Монреаль, Париж, Нью-Йорк, Буэнос-Айрес, Шанхай, Токио, Чикаго и Гонконг, своим успехом во многом обязаны лёгкой доступности по воде и последовавшему за этим расширению торговли. Острова с безопасными гаванями, например Сингапур, процветали по той же причине. В регионах, таких как Северная Африка и Ближний Восток, где вода в дефиците, доступ к чистой питьевой воде был и остаётся важнейшим фактором развития человечества.

Здоровье и загрязнение

Вода, пригодная для потребления человеком, называется питьевой водой или водопроводной водой. Воду, непригодную для питья, можно сделать пригодной для употребления путем фильтрации или дистилляции, а также с помощью других методов. Более 660 миллионов человек не имеют доступа к безопасной питьевой воде. Вода, которая не пригодна для питья, но не представляет опасности для здоровья при использовании для плавания или купания, имеет различные названия, отличные от питьевой или водопроводной воды, и иногда называется безопасной водой или "безопасной для купания". Хлор – это вещество, раздражающее кожу и слизистые оболочки, которое используется для обеззараживания воды для купания или питья. Его применение требует высокой квалификации и обычно контролируется государственными нормами (как правило, 1 часть на миллион (ppm) для питьевой воды и 1–2 ppm хлора, еще не вступившего в реакцию с примесями, для воды для купания). Микробиологическое качество воды для купания можно поддерживать на удовлетворительном уровне с помощью химических дезинфицирующих средств, таких как хлор или озон, или с использованием ультрафиолетового излучения. Водоподготовка – это процесс преобразования сточных вод (в основном бытовых, также называемых коммунальными сточными водами) в воду, пригодную для повторного использования в других целях. 2,3 миллиарда человек проживают в странах, испытывающих дефицит воды, что означает, что каждый человек получает менее определенного количества воды в год. Ежегодно в мире образуется определенное количество коммунальных сточных вод. Пресная вода – это возобновляемый ресурс, циркулирующий в естественном гидрологическом цикле, однако доступ к ней ограничен неравномерным природным распределением во времени и пространстве, растущими экономическими потребностями сельского хозяйства и промышленности, а также увеличением численности населения. В настоящее время почти миллиард человек во всем мире не имеют доступа к безопасной и доступной воде. В 2000 году Организация Объединенных Наций установила Цели развития тысячелетия в области водоснабжения, чтобы к 2015 году сократить вдвое долю населения мира, не имеющего доступа к безопасной воде и санитарии. Прогресс в достижении этой цели был неравномерным, и в 2015 году ООН взяла на себя обязательство по реализации Целей устойчивого развития, направленных на обеспечение всеобщего доступа к безопасной и доступной воде и санитарии к 2030 году. Плохое качество воды и отсутствие надлежащей санитарии смертельно опасны: около пяти миллионов смертей в год вызываются болезнями, связанными с водой. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, обеспечение чистой водой могло бы предотвратить 1,4 миллиона детских смертей от диареи каждый год. В развивающихся странах 90% всех коммунальных сточных вод по-прежнему сбрасываются в местные реки и ручьи без очистки. Около 50 стран, в которых проживает примерно треть населения мира, также страдают от умеренного или сильного дефицита воды, и 17 из них ежегодно извлекают больше воды, чем восстанавливается в ходе естественных водных циклов. Это оказывает негативное воздействие не только на поверхностные пресноводные объекты, такие как реки и озера, но и приводит к истощению запасов подземных вод.

Сельское хозяйство

Наиболее значительным использованием воды человеком является сельское хозяйство, включая орошаемое сельское хозяйство, на которое приходится до 80–90% общего объема потребляемой человеком воды. В Соединенных Штатах 42% пресной воды, забираемой для использования, направляется на орошение, однако подавляющее большинство воды, которая "потребляется" (используется и не возвращается в окружающую среду), уходит на нужды сельского хозяйства. Доступ к пресной воде часто воспринимается как должное, особенно в развитых странах, создавших сложные системы водоснабжения для сбора, очистки и подачи воды, а также для очистки сточных вод. Однако растущее экономическое, демографическое и климатическое давление усиливает обеспокоенность проблемами водоснабжения, что приводит к усилению конкуренции за ограниченные водные ресурсы и порождает концепцию "пиковой воды". По мере роста населения и экономики, увеличения потребления водоемкого мяса и появления новых потребностей в биотопливе или новых водоемких отраслях промышленности, вероятно возникновение новых водных проблем. В 2007 году Международный институт управления водными ресурсами в Шри-Ланке провел оценку управления водными ресурсами в сельском хозяйстве, чтобы выяснить, достаточно ли в мире воды для обеспечения продовольствием растущего населения. В ходе оценки была проанализирована текущая доступность воды для сельского хозяйства в мировом масштабе и составлена карта регионов, страдающих от нехватки воды. Было установлено, что пятая часть населения мира, то есть более 1,2 миллиарда человек, проживает в районах физического дефицита воды, где имеющихся водных ресурсов недостаточно для удовлетворения всех потребностей. Еще 1,6 миллиарда человек живут в районах экономического дефицита воды, где отсутствие инвестиций в водную инфраструктуру или недостаточный человеческий потенциал не позволяют властям удовлетворить спрос на воду. В отчете отмечается, что производство необходимого продовольствия в будущем возможно, но продолжение нынешних тенденций в производстве продуктов питания и состоянии окружающей среды приведет к кризисам во многих регионах мира. Чтобы избежать глобального водного кризиса, фермерам необходимо стремиться к повышению производительности для удовлетворения растущего спроса на продовольствие, а промышленности и городам – к поиску способов более эффективного использования воды. Нехватка воды также обусловлена производством водоемких продуктов. Например, для производства 1 кг хлопка, эквивалентного паре джинсов, требуется вода. Хотя хлопок обеспечивает 2,4% мирового водопотребления, вода потребляется в регионах, уже подверженных риску дефицита воды. Это привело к значительному ущербу окружающей среде: например, перенаправление воды бывшим Советским Союзом из рек Амударьи и Сырдарьи для производства хлопка во многом стало причиной исчезновения Аральского моря.

Как научный стандарт

7 апреля 1795 года во Франции грамм был определен как "абсолютный вес объема чистой воды, равного кубу одной сотой метра, при температуре таяния льда". Однако для практического применения требовался металлический эталон, в тысячу раз более массивный – килограмм. Поэтому была поручена работа по точному определению массы одного литра воды. Несмотря на то, что в официальном определении грамма указывалась вода при "высоко воспроизводимой температуре", ученые решили переопределить стандарт и проводить измерения при температуре максимальной плотности воды, которая в то время была измерена как . Температурная шкала Кельвина в системе СИ основывалась на тройной точке воды, определяемой как точно , но с мая 2019 года она основана на постоянной Больцмана. Эта шкала является абсолютной температурной шкалой с тем же интервалом, что и шкала Цельсия, которая первоначально была определена на основе температуры кипения (принятой за ) и температуры плавления (принятой за ) воды. Природная вода состоит главным образом из изотопов водорода-1 и кислорода-16, но также содержит небольшое количество более тяжелых изотопов: кислорода-18, кислорода-17 и водорода-2 (дейтерия). Процентное содержание более тяжелых изотопов очень мало, но оно все же влияет на свойства воды. Вода из рек и озер обычно содержит меньше тяжелых изотопов, чем морская вода. Поэтому стандартная вода определяется в спецификации Венского стандарта средней океанской воды.

Для питья

В человеческом теле от 55% до 78% воды, в зависимости от массы тела. Для нормального функционирования организму требуется от 1 миллилитра воды в день, чтобы избежать обезвоживания; точное количество зависит от уровня активности, температуры, влажности и других факторов. Большая часть воды поступает с пищей или другими напитками, а не в виде чистой воды. Неясно, сколько воды необходимо здоровым людям, хотя Британская диетическая ассоциация рекомендует употреблять минимум 2,5 литра воды в день для поддержания адекватной гидратации, включая 1,8 литра (6-7 стаканов), полученных непосредственно из напитков. Медицинская литература склоняется к более низкому потреблению, обычно 1 литр воды для среднего мужчины, не учитывая дополнительную потребность из-за потери жидкости при физических упражнениях или в жаркую погоду. Здоровые почки могут выводить от 0,8 до 1 литра воды в час, но стресс, например, физические упражнения, может снизить этот объем. Люди могут выпивать гораздо больше воды, чем необходимо во время тренировок, подвергая себя риску водной интоксикации (гипергидратации), которая может быть смертельной. Популярное утверждение о том, что "человек должен выпивать восемь стаканов воды в день", не имеет под собой реальной научной основы. Исследования показали, что увеличение потребления воды, особенно перед едой, связано со снижением веса. Достаточное потребление жидкости помогает предотвратить запоры. Первоначальная рекомендация по потреблению воды в 1945 году, данная Советом по питанию и питанию Национального исследовательского совета США, гласила: "Обычная норма для разных людей – 1 миллилитр на каждую калорию пищи. Большая часть этого количества содержится в приготовленных продуктах". Последний отчет о рекомендуемом потреблении питательных веществ Национального исследовательского совета США в целом рекомендовал, основываясь на медианном общем потреблении воды по данным американских опросов (включая источники пищи): для мужчин и общего объема воды для женщин, отметив, что вода, содержащаяся в пище, обеспечивает примерно 19% от общего потребления воды в опросе. Беременным и кормящим женщинам особенно необходимо дополнительное количество жидкости для поддержания гидратации. Институт медицины США рекомендует, чтобы мужчины в среднем потребляли и женщины; беременным женщинам следует увеличить потребление до , а кормящим женщинам – до 3 литров (12 стаканов), поскольку во время кормления грудью теряется особенно большое количество жидкости. Также следует отметить, что обычно около 20% потребляемой воды поступает из пищи, а остальное – из питьевой воды и напитков (включая содержащие кофеин). Вода выводится из организма различными путями: с мочой и калом, с потом и при выдыхании водяного пара. При физических нагрузках и воздействии тепла потеря воды увеличивается, и ежедневная потребность в жидкости также может возрасти. Человеку требуется вода с небольшим количеством примесей. К распространенным примесям относятся соли и оксиды металлов, такие как медь, железо, кальций и свинец, а также вредные бактерии, например, Vibrio. Некоторые растворенные вещества допустимы и даже желательны для улучшения вкуса и обеспечения необходимыми электролитами. Самый большой (по объему) пресноводный ресурс, пригодный для питья, – озеро Байкал в Сибири.

Химическое применение

Вода широко используется в химических реакциях в качестве растворителя или реагента, а реже – в качестве растворяемого вещества или катализатора. В неорганических реакциях вода является распространенным растворителем, растворяющим многие ионные соединения, а также другие полярные соединения, такие как аммиак и соединения, близкие по свойствам к воде. В органических реакциях она обычно не используется в качестве реакционного растворителя, поскольку плохо растворяет реагенты и является амфотерной (обладающей кислотными и основными свойствами) и нуклеофильной. Тем не менее, эти свойства иногда оказываются полезными. Также наблюдалось ускорение реакций Дильса-Альдера в присутствии воды. Сверхкритическая вода в последнее время является предметом активных исследований. Сверхкритическая вода, насыщенная кислородом, эффективно разлагает органические загрязнители при сжигании.

Теплообмен

Вода и пар – распространенные теплоносители, используемые для теплообмена благодаря их доступности и высокой теплоемкости, как для охлаждения, так и для обогрева. Холодная вода может даже естественным образом поступать из озера или моря. Особенно эффективно транспортировать тепло посредством испарения и конденсации воды из-за её большой удельной теплоты парообразования. Недостатком является то, что металлы, часто используемые в промышленности, такие как сталь и медь, быстрее окисляются при контакте с необработанной водой и паром. Почти на всех тепловых электростанциях вода используется в качестве рабочего тела (в замкнутом цикле между котлом, паровой турбиной и конденсатором) и охлаждающей жидкости (для отвода отработанного тепла в водоем или рассеивания его посредством испарения в градирне). В Соединенных Штатах наибольший объем воды используется для охлаждения электростанций. В атомной энергетике вода также может применяться в качестве замедлителя нейтронов. В большинстве ядерных реакторов вода выполняет функции и теплоносителя, и замедлителя. Это обеспечивает определенный уровень пассивной безопасности, поскольку удаление воды из реактора также замедляет ядерную реакцию. Однако для остановки реакции предпочтительнее использовать другие методы, и желательно, чтобы активная зона реактора оставалась покрытой водой для обеспечения достаточного охлаждения.

Отношение к пожару

Вода обладает высокой теплотой парообразования и относительно инертна, что делает её эффективной жидкостью для тушения пожаров. Испарение воды поглощает тепло от огня. Использовать воду для тушения пожаров, связанных с маслами и органическими растворителями, опасно, поскольку многие органические вещества плавают на поверхности воды, а вода способствует распространению горящей жидкости. При использовании воды для тушения пожаров необходимо учитывать опасность взрыва пара, который может произойти при применении воды к очень горящему очагу в замкнутом пространстве, а также опасность взрыва водорода, когда вещества, реагирующие с водой, такие как некоторые металлы или раскалённый углерод (уголь, древесный уголь или кокс), разлагают воду с образованием горючего газа. Мощность подобных взрывов проявилась во время Чернобыльской катастрофы, хотя вода в этом случае поступала не от пожарных, а из собственной системы водяного охлаждения реактора. Взрыв пара произошёл из-за мгновенного превращения воды в пар при экстремальном перегреве активной зоны. Взрыв водорода мог возникнуть в результате реакции пара с раскалённым цирконием. Некоторые оксиды металлов, особенно щелочных и щелочноземельных металлов, выделяют при взаимодействии с водой настолько много тепла, что возникает пожароопасная ситуация. Оксид кальция, также известный как негашёная известь, – широко производимое вещество, которое часто транспортируют в бумажных мешках. Если такие мешки пропитаются водой, они могут воспламениться из-за реакции содержимого с водой.

Отдых

Люди используют воду для множества видов отдыха, а также для физических упражнений и занятий спортом. К ним относятся плавание, катание на водных лыжах, лодочные прогулки, серфинг и дайвинг. Кроме того, некоторые виды спорта, такие как хоккей и фигурное катание, проводятся на льду. Популярными местами для отдыха и развлечений являются берега озер, пляжи и аквапарки. Многие находят звук и вид текущей воды успокаивающими, поэтому фонтаны и другие конструкции с движущейся водой часто используются в качестве украшений. Некоторые содержат рыб и другие растения и животных в аквариумах или прудах для красоты, развлечения и в качестве компаньонов. Люди также используют воду для зимних видов спорта, таких как катание на лыжах, санках, снегоходах или сноуборде, для которых вода должна быть при низкой температуре в виде льда или замерзшей в снег.

Водная промышленность

Водоснабжение обеспечивает питьевую воду и услуги по очистке сточных вод (включая очистку сточных вод) для домохозяйств и промышленности. К объектам водоснабжения относятся водозаборные скважины, резервуары для сбора дождевой воды, водопроводные сети и очистные сооружения, резервуары для хранения воды, водонапорные башни, водопроводы, включая старые акведуки. Ведутся разработки генераторов воды из атмосферы. Питьевая вода часто берется из родников, извлекается из искусственных скважин в земле или откачивается из озер и рек. Таким образом, бурение дополнительных скважин в подходящих местах является одним из способов увеличения водоснабжения, при условии, что водоносные горизонты способны обеспечить достаточный приток. Другие источники воды включают сбор дождевой воды. Вода может требовать очистки для употребления человеком. Это может включать удаление нерастворимых веществ, растворенных веществ и вредных микроорганизмов. Популярные методы – фильтрация через песок, удаляющая только нерастворимые частицы, хлорирование и кипячение, уничтожающие вредные микроорганизмы. Дистилляция выполняет все три функции. Существуют и более совершенные технологии, такие как обратный осмос. Опреснение обильных морских вод – более дорогостоящее решение, применяемое в засушливых прибрежных регионах. Распределение питьевой воды осуществляется через муниципальные водопроводные системы, цистернами-водовозами или в виде бутилированной воды. Правительства многих стран реализуют программы бесплатного обеспечения водой нуждающихся. Сокращение потребления за счет использования питьевой (потребительской) воды исключительно для нужд человека – еще один вариант. В некоторых городах, например, в Гонконге, морская вода широко используется для смыва туалетов во всем городе, чтобы экономить пресную воду. Загрязнение воды, возможно, является наиболее серьезным нерациональным использованием водных ресурсов; в той мере, в которой загрязнитель ограничивает другие виды использования воды, он становится пустой тратой ресурса, независимо от выгоды, которую он приносит загрязнившему предприятию. Как и другие виды загрязнения, это не учитывается в стандартном учете рыночных затрат, поскольку рассматривается как внешние эффекты, которые рынок не может учесть. Таким образом, за загрязнение воды платят другие люди, в то время как прибыль частных компаний не перераспределяется среди местного населения, пострадавшего от этого загрязнения. Фармацевтические препараты, потребляемые человеком, часто попадают в водоемы и могут оказывать негативное воздействие на водные организмы, если они биоаккумулируются и не подвергаются биологическому разложению. Муниципальные и промышленные сточные воды обычно очищаются на очистных сооружениях. Предотвращение загрязнения поверхностного стока решается с помощью различных профилактических и очистных мероприятий.

Промышленные применения

Многие промышленные процессы основаны на реакциях с использованием химических веществ, растворенных в воде, суспензиях твердых веществ в водных шлама́х или использовании воды для растворения и экстракции веществ, а также для промывки продукции или технологического оборудования. Такие процессы, как добыча полезных ископаемых, химическая переработка древесины, отбеливание целлюлозы, производство бумаги, текстильное производство, окрашивание, печать и охлаждение электростанций, потребляют большие объемы воды, требуя выделенного источника водоснабжения и часто вызывая значительное загрязнение воды. Вода используется в производстве электроэнергии. Гидроэлектроэнергия – это электричество, получаемое от гидроэнергии. Гидроэлектроэнергия вырабатывается за счет воды, приводящей в движение водяную турбину, соединенную с генератором. Гидроэлектроэнергия – это недорогой, экологически чистый и возобновляемый источник энергии. Энергия обеспечивается движением воды. Обычно на реке строится плотина, создавая искусственное озеро. Вода, вытекающая из озера, направляется на турбины, которые вращают генераторы. Вода под давлением используется в гидроабразивной резке и водоструйных резаках. Высокотехнологичные водяные пистолеты используются для прецизионной резки. Это очень эффективно, относительно безопасно и не наносит вреда окружающей среде. Она также используется для охлаждения оборудования, чтобы предотвратить перегрев, или для предотвращения перегрева пильных дисков. Вода также используется во многих промышленных процессах и машинах, таких как паровые турбины и теплообменники, помимо ее использования в качестве химического растворителя. Сброс неочищенных сточных вод промышленного происхождения является источником загрязнения. Загрязнение включает в себя сброс растворенных веществ (химическое загрязнение) и сброс охлаждающей воды (тепловое загрязнение). Промышленности требуется чистая вода для многих применений, и она использует различные методы очистки как для водоснабжения, так и для сброса сточных вод.

Продукты питания

Кипячение, приготовление на пару и тушение – популярные методы приготовления пищи, которые часто требуют погружения продуктов в воду или ее газообразное состояние, пар. Вода также используется для мытья посуды. Вода также играет множество важных ролей в пищевой науке. Растворенные вещества, такие как соли и сахара, содержащиеся в воде, влияют на ее физические свойства. На точки кипения и замерзания воды влияют растворенные вещества, а также давление воздуха, которое, в свою очередь, зависит от высоты. Вода кипит при более низких температурах при более низком давлении воздуха, наблюдаемом на больших высотах. Один моль сахарозы (сахара) на килограмм воды повышает температуру кипения воды на , а один моль соли на килограмм повышает температуру кипения на ; аналогично, увеличение количества растворенных частиц понижает температуру замерзания воды. Растворенные вещества в воде также влияют на активность воды, которая влияет на многие химические реакции и рост микроорганизмов в пище. Активность воды можно описать как отношение парциального давления водяного пара в растворе к парциальному давлению водяного пара в чистой воде. или менее 60 мг/л (США). Согласно отчету, опубликованному организацией Water Footprint в 2010 году, для производства одного килограмма говядины требуется воды; однако авторы также подчеркивают, что это глобальное среднее значение, и конкретные обстоятельства определяют количество воды, используемой в производстве говядины.

Медицинское применение

Вода для инъекций включена в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения.

В вселенной

Большая часть воды во Вселенной образуется как побочный продукт формирования звёзд. Формирование звёзд сопровождается мощным исходящим потоком газа и пыли. Когда этот поток вещества в конечном итоге сталкивается с окружающим газом, возникающие ударные волны сжимают и нагревают газ. Наблюдаемая вода быстро образуется в этом тёплом плотном газе. 22 июля 2011 года был опубликован отчёт об обнаружении гигантского облака водяного пара, содержащего "в 140 триллионов раз больше воды, чем во всех океанах Земли вместе взятых", вокруг квазара, расположенного в 12 миллиардах световых лет от Земли. По мнению исследователей, "это открытие показывает, что вода присутствовала во Вселенной на протяжении почти всего её существования". Вода была обнаружена в межзвёздных облаках внутри Млечного Пути. Вероятно, вода в изобилии существует и в других галактиках, поскольку её компоненты – водород и кислород – являются одними из самых распространённых элементов во Вселенной. Основываясь на моделях формирования и эволюции Солнечной системы и других звёздных систем, большинство других планетных систем, вероятно, обладают схожим составом.

Экзотические формы

Вода и другие летучие вещества, вероятно, составляют значительную часть внутренних структур Урана и Нептуна, а вода в более глубоких слоях может находиться в форме ионной воды, где молекулы распадаются на смесь ионов водорода и кислорода, а на ещё большей глубине – в форме сверхионной воды, где кислород кристаллизуется, а ионы водорода свободно перемещаются внутри кислородной кристаллической решетки.

Вода и планетарная обитаемость

Существование жидкой воды, а в меньшей степени её газообразных и твердых форм, на Земле жизненно важно для существования жизни на Земле в том виде, в котором мы её знаем. Земля находится в обитаемой зоне Солнечной системы; если бы она была лишь немного ближе или дальше от Солнца (примерно на 5%, или около 8 миллионов километров), условия, позволяющие трем формам существовать одновременно, были бы гораздо менее вероятны. Гравитация Земли позволяет ей удерживать атмосферу. Водяной пар и углекислый газ в атмосфере обеспечивают температурный буфер (парниковый эффект), который помогает поддерживать относительно стабильную температуру поверхности. Если бы Земля была меньше, более разреженная атмосфера привела бы к экстремальным температурам, препятствуя накоплению воды, за исключением полярных ледяных шапок (как на Марсе). Температура поверхности Земли оставалась относительно постоянной на протяжении геологического времени, несмотря на изменяющиеся уровни входящего солнечного излучения (инсоляции), что указывает на то, что динамический процесс регулирует температуру Земли посредством комбинации парниковых газов и поверхностного или атмосферного альбедо. Это предположение известно как гипотеза Геи. Состояние воды на планете зависит от окружающего давления, которое определяется гравитацией планеты. Если планета достаточно массивна, вода на ней может находиться в твердом состоянии даже при высоких температурах из-за высокого давления, создаваемого гравитацией, как было обнаружено на экзопланетах Gliese 436 b и GJ 1214 b.

Право, политика и кризис

Водная политика – это политика, на которую влияют вода и водные ресурсы. Вода, особенно пресная вода, является стратегическим ресурсом во всем мире и важным элементом многих политических конфликтов. Она оказывает влияние на здоровье и наносит ущерб биоразнообразию. Доступ к безопасной питьевой воде улучшился за последние десятилетия почти во всех частях мира, но около одного миллиарда человек по-прежнему не имеют доступа к безопасной воде, а более 2,5 миллиарда – к надлежащим санитарным условиям. В ноябре 2009 года был опубликован доклад, согласно которому к 2030 году в некоторых развивающихся регионах мира спрос на воду превысит предложение на 50%. С 1990 года 1,6 миллиарда человек получили доступ к безопасному источнику воды. По оценкам, доля населения в развивающихся странах, имеющего доступ к безопасной воде, увеличилась с 30% в 1970 году до 71% в 1990 году, 79% в 2000 году и 84% в 2004 году. В докладе Организации Объединенных Наций за 2006 год говорится, что "воды достаточно для всех", но доступ к ней затруднен из-за неэффективного управления и коррупции. Кроме того, глобальные инициативы по повышению эффективности оказания помощи, такие как Парижская декларация об эффективности помощи, не были восприняты донорами в водном секторе так же эффективно, как в сфере образования и здравоохранения, что потенциально приводит к дублированию проектов и лишает правительства-получатели возможности действовать самостоятельно. Авторы Всесторонней оценки управления водными ресурсами в сельском хозяйстве за 2007 год назвали слабое управление одной из причин некоторых форм дефицита воды. Управление водными ресурсами – это совокупность формальных и неформальных процессов, посредством которых принимаются решения, связанные с управлением водными ресурсами. Эффективное управление водными ресурсами, прежде всего, предполагает понимание того, какие процессы лучше всего работают в конкретном физическом и социально-экономическом контексте. Иногда допускаются ошибки при попытке применения готовых решений, успешно работающих в развитом мире, к условиям и контексту развивающихся стран. Река Меконг является одним из примеров: обзор, проведенный Международным институтом управления водными ресурсами политики в шести странах, зависящих от реки Меконг в плане водоснабжения, показал, что тщательный и прозрачный анализ затрат и выгод, а также оценка воздействия на окружающую среду редко проводились. Также было установлено, что проект закона о воде в Камбодже был излишне сложным. В 2004 году британская благотворительная организация WaterAid сообщила, что каждые 15 секунд умирает ребенок от легко предотвратимых заболеваний, связанных с водой, которые часто обусловлены отсутствием надлежащих санитарных условий. С 2003 года доклад ООН о развитии водных ресурсов в мире, подготовленный Всемирной программой оценки водных ресурсов ЮНЕСКО, предоставляет лицам, принимающим решения, инструменты для разработки устойчивой водной политики. В докладе за 2023 год говорится, что два миллиарда человек (26% населения) не имеют доступа к питьевой воде, а 3,6 миллиарда (46%) – к безопасной санитарии. К 2050 году нехватка воды коснется 2,4 миллиарда человек, проживающих в городских районах. В докладе также отмечается, что 10% населения мира проживает в странах с высоким или критическим уровнем водного стресса. Однако за последние 40 лет потребление воды увеличилось примерно на 1% в год, и ожидается, что эта тенденция сохранится до 2050 года. С 2000 года количество наводнений в тропиках увеличилось в четыре раза, а в северных умеренных широтах – в 2,5 раза. Ущерб от этих наводнений в период с 2000 по 2019 год составил 100 000 человеческих жизней и 650 миллионов долларов и Всемирный день океанов 8 июня.

Религия

Вода считается очищающим средством в большинстве религий. К религиям, включающим ритуальные омовения (обрядовое умывание), относятся христианство, индуизм, ислам, иудаизм, движение растафари, синтоизм, даосизм и викка. Погружение (или окропление или обливание) человека в воду является центральным таинством христианства (где оно называется крещением); оно также является частью практики других религий, включая ислам (гусль), иудаизм (миква) и сикхизм (амрит санскр). Помимо этого, ритуальное омовение в чистой воде совершается над умершими во многих религиях, включая ислам и иудаизм. В исламе пять обязательных ежедневных молитв обычно совершаются после омовения определенных частей тела чистой водой (вуду), если вода недоступна (см. таяммум). В синтоизме вода используется почти во всех ритуалах для очищения человека или места (например, в ритуале мисоги). В христианстве святая вода – это вода, освященная священником для совершения крещения, благословения людей, мест и предметов, или для защиты от зла. В зороастризме вода (āb) почитается как источник жизни.

Философия

Древнегреческий философ Эмпедокл рассматривал воду как один из четырех классических элементов (наряду с огнем, землей и воздухом) и считал ее илем, или основной субстанцией Вселенной. Талес, которого Аристотель описывал как астронома и инженера, полагал, что Земля, более плотная, чем вода, произошла из воды. Талес, будучи монистом, верил, что все сущее состоит из воды. Платон считал, что форма воды – это икосаэдр, легко поддающийся течению в отличие от кубической формы Земли. Теория четырех телесных жидкостей связывала воду с флегмой, считая ее холодной и влажной. Классический элемент воды также был одним из пяти элементов в традиционной китайской философии (наряду с землей, огнем, деревом и металлом). Некоторые традиционные и популярные азиатские философские системы рассматривают воду как образец для подражания. В переводе «Дао Дэ Цзин» Джеймса Леджа 1891 года говорится: «Высшая добродетель подобна воде. Добродетель воды проявляется в том, что она приносит пользу всему живому и занимает без борьбы низменное место, которое презирают все люди. Поэтому ее путь близок к Пути (Дао)» и «Нет ничего в мире мягче и слабее воды, но для поражения твердого и сильного нет ничего, что могло бы с ней сравниться – ибо нет ничего, что могло бы ее изменить». Гуань-цзы в главе «Шуй ди» 水地 далее развивает символику воды, провозглашая, что «человек есть вода» и приписывая природные качества жителей различных китайских регионов характеру местных водных ресурсов.

Фольклор

"Живая вода" встречается в германских и славянских народных сказках как средство возвращения к жизни мертвых. Обратите внимание на сказку братьев Гримм ("Вода жизни") и русскую дихотомию между живой водой и мёртвой водой. Фонтан Молодости представляет собой схожую концепцию волшебных вод, предположительно предотвращающих старение.

Искусство и активизм

Художник и активистка Фредерика Фостер курировала выставку "Ценность воды" в соборе Святого Иоанна Богослова в Нью-Йорке, которая стала центральным событием в годичной инициативе собора, посвященной нашей зависимости от воды. Эта выставка стала крупнейшей из когда-либо проводившихся в соборе и представила работы более сорока художников, включая Дженни Холцер, Роберта Лонго, Марка Ротко, Уильяма Кентриджа, Эйприл Горник, Кики Смит, Пэт Стир, Элис Далтон Браун, Терезиту Фернандес и Билла Виолу. Фостер основала творческое объединение "Think About Water" – экологическое сообщество художников, для которых вода является темой или материалом творчества. В состав объединения входят: Басия Ирланд, Авива Рахмани, Бетси Дэймон, Дайан Бурко, Лейла Доу, Стейси Леви, Шарлотта Коте, Меридель Рубенштейн и Анна Маклиод. В ознаменование 10-й годовщины признания ООН доступа к воде и санитарии правом человека, благотворительная организация WaterAid заказала десяти художникам-визуалистам серию работ, демонстрирующих влияние чистой воды на жизнь людей.

Пародия на монооксид диводорода

"Диводородный монооксид" – это технически верное, но редко используемое химическое название воды. Это название использовалось в серии розыгрышей и обманов, высмеивающих научную безграмотность. Всё началось в 1983 году, когда 1 апреля в газете города Дюран, штат Мичиган, вышла статья. В ложной истории содержались опасения относительно безопасности этого вещества.

Музыка

Слово "Water" (Вода) стало своего рода коронной фразой или адлибом, используемым многими рэперами из Флориды. Среди них BLP Kosher и Ski Mask the Slump God. Некоторые рэперы даже посвятили целые песни воде во Флориде, например, Дэнни Тауэрс в своей песне "Florida Water" 2023 года. Другие создали песни, посвященные воде в целом, такие как XXXTentacion и Ski Mask the Slump God с их хитом "H2O".