大家知道,虽然我们现在能喝到颜色与口味各异的水,但这些被装在瓶瓶罐罐里面的水都是有保质期的,过了这一期限就不建议饮用了。
奇怪的是,江河湖海中的水已经在地球上流动了数亿年,在如此漫长的时间中都没有过期,为何装在瓶子里后很快就会过期呢?
地表上的水从何而来
别看地球现在是一颗蔚蓝星球,在诞生的初期,其实地球也是一颗炙热的“火球”。在那时候,地表上还没有江河湖海的存在,更没有水的流动。
地球的诞生可以追溯到距今约45.4亿年前,由于那时的太阳系尚未稳定,刚刚诞生的地球经常遭受“天外来物”即太空陨石的撞击,地壳活动剧烈,火山频繁爆发,地球表面布满了岩浆与熔融状态的岩石。
这样的高温状态持续了大约1.4亿年,之后地球温度渐渐冷却下来,岩浆凝固成岩石。在岩浆冷却之后,地球内部的水开始不断渗出地表,并逐渐汇集起来形成了海洋。
此外,地球后来又出现了全球性的长期雨季。此前频繁的火山活动不仅将火山灰与烟尘物质喷向了天空,同时也将地球内部的水资源喷发出来,变成水蒸气升向天空,再储存在大气层中。
大气能够储存的水蒸气是有限度的,等到水蒸气饱和之后,一场“蓄谋已久”的大雨便会倾洒而下,全球性的持续不断的大雨随之而来,就这样,地表上聚集了越来越多的液态水,海洋便由此形成。
如今,这些在地球上流动了44亿年的水覆盖了地球表面超过70%的面积,但是,它们为什么一直都没有“过期”呢?
地球上的水为何不会“过期”?
地球上的水之所以能“保存”44亿年不过期,关键原因就在于大自然已经形成了一套成熟的物质循环系统。
从化学成分来看,水分子由氧元素和氢元素组成,自身结构十分稳定,水分子也不容易被分解,不过,随着水循环的过程,它会改变自己的物理形态。
古语有云:“流水不腐”,即流动的水不会变质过期,换句话说,自然界中没有流动的水,其水质可能就会坏掉。
也就是说,正是通过不停的运动,自然界中的水才能抵御住其它生物的入侵,从而使自己长存于地球上且不变质、过期。
需要知道的是,自然界中的水在无时无刻地流动,其实每一个水体本身就是一个完整的生态系统,在水中不仅有无机矿物元素,同时还有有机生物体的存在。
水为这些无机与有机个体提供了一个良好的反应环境,于是这些物质在水中会进行着各种物理、化学以及生物反应。
也正是通过这三种反应与作用,水体才能实现“水体自净”这一功能。
- 水体自净
首先是物理作用。当自然界中的各种污染物,如动物的粪便、腐烂的植物等进入水体后,首先会被流水稀释,这一步骤也是物理净化的核心过程。
经过流水的稀释,污染物会根据密度来分层,密度比水大的就沉入水底,密度比水小的就漂浮在水面之上,密度与水相当的就悬浮在水体中。
之后便是化学反应与生物反应,这两者会同时进行,不过水体自净的核心过程还是化学反应。
水中有一些可以进行光合作用的微生物,当接触到太阳光线,它们就可以制造并释放氧气。由于氧气不溶于水,所以这些氧气多是被水体中的生物利用,多余的便会从水中溢出。
当稀释后的污染物与水中的氧气相遇后,两者会发生氧化还原反应,生成物会再次被水体中的各种生物利用。
如果稀释后的污染物依然无法与氧气发生反应,那么这时候就会有分解者来帮忙,分解者们会进一步使污染物小分子化,使之能与氧发生作用。
与此同时,水体中的分解者也会在此时出场,一些鱼类会将污染物吞入腹中,经过肠道消化,再将污染物排泄出来,便于分解者处理。
因此,无论是在水面、水中还是水底,在生产者、分解者与消费者的协同作用下,污染物们都会被净化,所以水还是水,现在的水也依然是44亿年前的水,是不会过期与变质的。
那么问题来了,既然地球上的水都不会过期,为什么瓶子里的水却会很快过期?
为什么瓶子里的水会过期?
前面提到,水的化学结构十分稳定,所以我们说的变质与过期也不是指水分子变化了,而是指水中会滋生一些对人体有害的细菌,所以才会瓶装水设定一个保质期。
其实原因很简单,当水被桎梏在一个小小的瓶子里,那么它就不会再有流动,也无法与自然接触,这就意味着它再也无法参与自然循环。
被封闭在一个极为狭小的空间,水里的各种无机和有机物都无法再进行化学与生物反应,水中氧气也在被不断消耗,导致其失去自净能力。
此外,水中的微生物也会随着氧气的耗尽而死亡缺乏分解者,它们的尸体会使水散发出一股异味。
所以,在被装进瓶子里后,流水就变成了一瓶“死水”。
不过,我们现在喝的瓶装饮用水都是经过杀菌的水,如果能做到完美密封,那么外界细菌也不会有机会进入水中,在这种情况下水便不会变质。
而从现实来看,装水的瓶子并不能做到尽如人意。饮用水瓶子大多由PET这种高分子聚合物制成,如果放置时间过长,或者被放置在阳光充足和高温环境中,那么瓶子就会释放出一些低分子。
一旦瓶子和空气中的水分子进入水体,那么水质就会变坏,最终“过期”。
结语
我们平常说的水资源主要也是指淡水资源,在全球水储量中,海水储量有97.3%,淡水只占了2.7%。因此,水资源短缺的问题绝不是说说而已。
虽然我们目前没有面临水资源不足的窘境,但在世界其它地方,还有许多人饱受干旱缺水的苦恼,生存都成问题。在这种情况下,我们更应该珍惜水资源,珍惜我们生命的源泉。
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