Apă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Acest articol se concentrează asupra apei aşa cum o percepem în viaţa de zi cu zi.

Pentru studiul apei ca substanţă chimică indispensabilă vieţii, vedeţi articolul Apă (moleculă), unde se găsesc toate informaţiile privind structura, compoziţia şi proprietăţile apei pure (H₂O, denumită în chimie şi oxid de hidrogen).

Pentru alte utilizări, vedeţi articolul Apă (dezambiguizare).

Apa, absolut indispensabilă vieţii.

Apă, substantiv feminin (o apă, două ape, atunci când nu este folosit defectiv de plural), lichid inodor, insipid şi incolor, de cele mai multe ori, sau uşor albăstrui sau chiar verzui în straturi groase. Apa este o substanţă absolut indispensabilă vieţii, indiferent de forma acesteia, fiind unul dintre cei mai universali solvenţi. Apa este un compus chimic al hidrogenului şi al oxigenului, având formula chimică brută H₂O (vedeţi Apă (moleculă)). Apa este una din substanţele relativ răspândită pe planeta Pământ, formând unul din învelişurile acesteia, hidrosfera.

În diferite limbi, cuvântul apă este echivalent cu aqua în latină, acqua în italiană, agua în spaniolă, aigua în catalonă, Wasser în germană, water în engleză şi neerlandeză, vand în daneză, ur în bască, ş.a.m.d..

Pe Pământ, apa există în multe forme, în cele mai variate locuri. Sub formă de apă sărată există în oceane şi mări. Sub formă de apă dulce în stare solidă, apa se găseşte în calotele polare, gheţari, aisberguri, zăpadă, dar şi ca precipitaţii solide, sau ninsoare. Sub formă de apă dulce lichidă, apa se găseşte în ape curgătoare, stătătoare, precipitaţii lichide, ploi, şi ape freatice sau subterane. În atmosferă, apa se găseşte sub formă gazoasă alcătuind norii sau fin difuzată în aer determinând umiditatea acestuia. Considerând întreaga planetă, apa se găseşte continuu în mişcare şi transformare, evaporarea şi condensarea, respectiv solidificarea şi topirea alternând mereu. Această perpetuă mişcare a apei se numeşte ciclul apei şi constituie obiectul de studiu al meteorologiei şi al hidrologiei.

Apa care este potrivită consumului uman se numeşte apă potabilă. Conform standardului din ţara noastră, pentru ca apa să fie potabilă sestonul nu trebuie să depăşească 1ml/m³. Pe măsura creşterii populaţiei umane, de-a lungul timpului, şi a folosirii intensive şi extensive a resurselor de apă susceptibile de a furniza apă potabilă, problema apei utilizabile a devenit o problemă vitală a omenirii.

Cuprins

1 Proprietăţi moleculare
- 1.1 Forme de apă
- 1.2 Apa în biologie şi civilizaţia umană
2 Poziţiile astronomice ale Pământului şi influenţa lor asupra maselor mari de apă
3 Utilizarea apei de către oameni
- 3.1 Apa ca o sursă preţioasă
- 3.2 Regularizarea distribuţiei apei
4 Impactul apei asupra religiei şi filozofiei
5 Referinţe
- 5.1 Apa ca resursă naturală
6 Vezi şi
7 Legături externe

[modifică] Proprietăţi moleculare

[modifică] Forme de apă

Fulgi de zăpadă de Wilson Bentley, 1902

Vedeţi Categorie:Forme de apă.

Apa se găseseşte sub diverse forme în natură: vapori de apa şi nori in atmosfera, waluri şi aisberguri in oceane, gheţari la latitudinimici sau altitudini mari, acvifere sub pământ, râuri sau lacuri. Circuitul apei în natură este fenomentul prin care apa este transferată dintr-o forma într-alta, prin evaporare, precipitaţii şi scurgeri de suprafaţă.

Datorită importanţei pe care o are (în agricultură, dar şi pentru omenire in general), apei i s-au dat diverse nume in funcţie de formele pe care le ia. Ploaia e cunoscută în majoritatea ţărilor, pe când alte forme sunt mai puţin întâlnite, şi pot fi surprinzătoare când sunt văzute prima dată. Exemple sunt: grindina, zăpada, ceaţa, roua sau chiciura. Un fenomen conex este curcubeul, întâlnit atunci cand lumina se refractă prin particulele de apă din atmosferă.

Apa de la suprafaţa globului joaca roluri importante in evoluţia umană; râurile şi irigaţiile asigură aportul de apă pentru agricultură, sunt suport pentru transportul maritim sau fluvial, fie comercial sau de agrement. O apă cu insuficienţi nutrienţi se numeşte oligotrofă. Scurgerea apei pe suprafaţa terestră este mecanismul prin care eroziunea sculptează mediul natural, duce la crearea văilor şi deltelor cu suprafeţe fertile favorabile dezvoltării de centre umane.

De asemenea, apa se infiltrează in sol, ajungând în pânza de apă freatică. Această apă freatică ajunge din nou la suprafaţă sub forma izvoarelor, sau a izvoarelor termale şi gheizerilor. Apa freatică este de asemenea extrasă artificial prin puţuri şi fântâni.

Deoarece apa poate conţine numeroase substanţe diferite, poate avea gusturi sau mirosuri foarte diferite. De fapt, oamenii şi alte animale şi-au format simţurile pentru a putea evalua calitatea apei: de obicei, animalele evită apa cu gust sărat (apă de mare) sau putred de mlaştină preferând apa unui izvor montan sau apa freatică.

[modifică] Apa în biologie şi civilizaţia umană

Imagine:Drinkingwater.JPG

Apă potabilă de la un robinet

Din punct de vedere biologic, apa are numeroase proprietăţi indispensabile proliferării vieţii, care o deosebesc de celelalte substanţe. Apa îşi îndeplineşte acest rol, permiţând compuşilor organici să reacţioneze în moduri care să permită în cele din urmă replicarea. Este un bun solvent şi are o tensiune superficială ridicată, permiţând astfel mişcarea compuşilor organici şi a organismelor vii. Apa proaspătă are densitatea maximă la 4°C, această densitate scăzând pe măsură ce apa se răceşte, se încălzeşte sau îngheaţă. Fiind o moleculă polară stabilă dominantă în atmosferă, joacă un rol important în absorbţia radiaţiei infraroşii, crucială în cadrul efectului de seră, fără de care temperatura medie la suprafaţa Terrei ar fi de -18° Celsius. Apa are de asemenea o căldură specifică neobişnuit de mare, care joacă mai multe roluri în reglarea climatului global şi regional, precum Curentul Golfului, permiţând existenţa vieţii. Deoarece absoarbe foarte mult infraroşiile, are o foarte uşoară nuanţă albastră, datorită eliminării unei mici cantităţi de lumină roşie care o traversează. Culoarea albastră poate fi observată numai când apa este în cantitate mare, de exemplu în lacuri, mări sau oceane.

Apa este un foarte bun solvent, similar din punct de vedere chimic cu amoniacul, şi dizolvă multe tipuri de substanţe, precum diferite săruri şi zahărul, şi facilitează reacţiile chimice ale acestora, lucru care permite metabolismele complexe.

Unele substanţe însă nu se amestecă cu apa, cum e de exemplu petrolul, şi alte substanţe hidrofobe. Membranele celulare, compuse din lipide şi proteine, profită de această proprietate, controlând interacţiunea dintre ele şi mediul extern. Acest lucru este uşurat de tensiunea superficială a apei.

Picăturile de apă sunt stabile datorită tensiunii superficiale mari datorată puternicelor forţe intermoleculare numite forţe de coeziune. Acest lucru este evident atunci când mici cantităţi de apă ajung pe o suprafaţă insolubilă, precum polietena: apa rămâne sub formă de picături. Totuşi, pe sticlă extrem de curată apa formează o peliculă subţire deoarece forţele dintre moleculele de apă şi de sticlă (forţele de adeziune) sunt mai mari decât forţele de coeziune. Acest lucru este foarte important în cadrul transpiraţiei plantelor.

În celulele şi organitele biologice, apa se află în contact cu suprafeţele membranoase proteice care sunt hidrofile, adică prezintă o puternică atracţie pentru apă. Langmuir a observat o puternică forţă de respingere între suprafeţele hidrofile. Pentru a deshidrata suprafeţele hidrofile este necesar un efort deosebit pentru învingerea acestor forţe, numite forţe de hidraţie. Aceste forţe sunt foarte puternice, dar valoarea lor scade rapid pe distanţe mai mici de un nanometru. Importanţa lor în biologie a fost studiată de Parsegian. Prezintă importanţă în special atunci când celulele sunt deshidratate prin expunerea la atmosferă uscată sau la îngheţ extracelular.

O proprietate simplă, dar unică şi extrem de importantă pentru mediu, este că în forma sa solidă, de gheaţă, pluteşte pe lichid. Forma solidă a apei are o densitate mai mică decât a apei lichide, datorită geometriei punţilor de hidrogen care se formează doar la temperaturi mai joase. Pentru aproape toate substanţele şi pentru toate celelalte 11 stări neobişnuite ale apei, cu excepţia gheţii-XI, starea solidă este mai densă decât cea lichidă. Apa proaspătă este cel mai densă la 4°C, şi se va scufunda prin convecţie pe măsură ce se răceşte la acea temperatură, iar dacă se răceşte în continuare se va ridica. Datorită aceste proprietăţi, apa de adâncime va fi mai caldă decât apa îngheţată, de suprafaţă, astfel încât gheaţa se va forma începând de la suprafaţă şi se va extinde în jos, iar cea mai mare parte a apei de dedesubt va rămâne constantă la 4°C. Astfel, fundul unui lac, mare sau ocean este practic izolat de frig, permiţând supravieţuirea speciilor de animale.

Deşi acest comportament poate părea banal, trebuie subliniat că aproape toate celelalte substanţe chimice sunt mai dense în stare solidă şi îngheaţă de la fund spre suprafaţă.

Viaţa pe Pământ a evoluat şi s-a adaptat acestor proprietăţi ale apei. Existenţa formelor solidă, lichidă şi gazoasă ale apei pe Pământ a reprezentat un factor important pentru colonizarea diferitelor medii ale planetei de către forme de viaţă adaptate variatelor, şi adesea extremelor, condiţii de viaţă.

În istorie, civilizaţiile s-au dezvoltat cu precădere pe malurile râurilor sau mărilor; Mesopotamia, aşa-numitul leagăn al civilizaţiei este situată între două râuri, Egiptul antic a înflorit pe malurile Nilului, iar marile metropole, precum Londra, Paris, New York şi Tokio îşi datorează succesul în parte accesibilităţii oferite de situarea lângă o apă, şi înflorirea comercială rezultată. Insulele cu porturi sigure, precum Singapore şi Hong Kong, s-au dezvoltat tocmai din acest motiv. În locuri precum Africa de Nord şi Orientul Mijlociu, unde apa nu se găseşte în abundenţă, accesul la apă potabilă a fost şi este o mare problemă în dezvoltarea comunităţilor umane.

O greşeală des întâlnită este aceea că apa este un bun conductor de electricitate. Toate proprietăţile electrice ale ape se datorează ionilor sărurilor minerale dizolvate în ea şi dioxidului de carbon dizolvat în ea. Apa prezintă auto-ionizare (două molecule de apă se transformă într-un anion de hidroxid şi un cation de hidroniu) însă doar la un nivel aproape imperceptibil.

[modifică] Poziţiile astronomice ale Pământului şi influenţa lor asupra maselor mari de apă

Căderea unei picături de apă.

Coexistenţa stărilor solidă, lichidă şi gazoasă a apei pe Pământ este vitală pentru originea, evoluţia şi continuarea existenţei vieţii pe Terra. Totuşi, dacă s-ar schimba poziţia planetei faţă de Soare, chiar cu o distanţă relativ mică (1 000 000 km), condiţiile care permit existenţa simultană a celor trei stări nu ar mai avea loc cu atâta uşurinţă.

Masa Pământului permite atracţiei gravitaţionale să păstreze o atmosferă în jurul planetei. Vaporii de apă şi dioxidul de carbon din atmosferă creează un efect de seră care asigură o temperatură de suprafaţă relativ constantă. Dacă Pământul ar avea dimensiuni mai mici, o atmosferă mai subţire ar duce la temperaturi extreme care să nu permită acumularea apei decât în calotele glaciare din jurul polilor (aşa cum se întâmplă pe planeta Marte).

Distanţa dintre Pământ şi Soare şi combinaţia dintre radiaţia solară primită şi efectul de seră al atmosferei asigură ca suprafaţa sa să nu fie nici prea rece şi nici prea fierbinte pentru apa lichidă. Dacă Pământul ar fi mai depărtat, apa ar îngheţa, iar dacă ar fi mai apropiat de Soare, temperatura de suprafaţă mai ridicată ar împiedica formarea calotelor glaciare, sau ar cauza existenţa apei doar sub formă de vapori. În primul caz, Pământul ar absorbi mai multă energie solară din cauza albedoului redus al oceanelor, iar în al doilea ar rezulta un efect de seră scăpat de sub control şi condiţii neospitaliere similare celor de pe planeta Venus.

S-a propus că însăşi viaţa păstrează condiţiile care i-au permis existenţa. Temperatura de suprafaţă a Pământului a fost relativ constantă de-a lungul erelor geologice în ciuda variaţiilor radiaţiei solare, lucru care ar indica existenţa unui proces dinamic ce guvernează temperatura Terrei printr-o combinaţie de efect de seră şi albedou atmosferic şi de suprafaţă. Această propunere poartă numele de Ipoteza Gaia.

[modifică] Utilizarea apei de către oameni

Presiunea apei intr-un sprinkler (stropitoare)

Toate formele de viaţă cunoscute depind de apă. Apa este o parte vitală in multe din procesele metabolismului din interiorul organismului. Cantităţi semnificative de apă sunt utilizate de organism in digestia hranei. (Notă: unele bacterii şi seminţe de plante pot intra intr-o stare criptobiotică pentru o perioadă nedeterminată, atunci când sunt dezhidratate, ca apoi să revină la viaţă când reajung într-un mediu umed.)

Aproape 72% din masa corpului uman fără grăsimi este apă. Pentru o bună funcţionare, corpul necesită între doi şi şapte litri de apă pe zi pentru a evita dezhidratarea, cantitatea exactă depinzând de nivelul de activitate, temperatură, umiditate şi alţi factori. Nu este cunoscută cu exactitate cantitatea de apă necesară a fi consumată de o persoană sănătoasă. Oricum, pentru cei care nu au probleme de rinichi este dificil să bea prea multă apă, dar periculos să bea prea puţină, mai ales într-un ambient cald şi umed sau în timpul exerciţiilor fizice. Se întâmplă totuşi ca oamenii să consume mult mai multă apă în timpul exerciţiilor fizice decât este necesar, expunându-se astfel riscului de intoxicaţie cu apă, care de cele mai multe ori este fatală. "Obligativitatea" consumării a opt pahare de apă pe zi de o persoană, nu este argumentată ştiinţific.

Pompă de apă manuală în China.

Dieteticienii şi nutriţioniştii spun că aceasta este cantitatea de apă recomandată a fi consumată pe zi - în engleză RDI (Recommended Daily Intake). [1]. Ultimele rapoarte referitoare la regimul alimentar ale Consiliului Naţional de Cercetare National Research Council recomandă un consum pentru femei de 2,7 litri de apă în total (incluzând şi sursele de apă din alimente) şi, respectiv, 3,7 litri pentru bărbaţi[2]. Apa se pierde din organism prin urină şi fecale, prin transpiraţie şi prin respiraţie (expiraţie de vapori).

Corpul uman are nevoie de apă care nu conţine prea multă sare sau alte impurităţi. Printre impurităţile frecvent întâlnite se numără chimicalele şi/sau bacterii periculoase, cum ar fi crypto sporidium. Unele substanţe sunt însă acceptabile şi chiar necesare ca şi prezenţă în apă pentru intensificarea gustului şi pentru asigurarea necesarului de electroliţi.

[modifică] Apa ca o sursă preţioasă

Oameni stând la coadă pentru apă în timpul asediului de la Sarajevo. Foto de Mihail Evstafiev

Datorită creşterii populaţiei mondiale şi a altor factori, tot mai puţini oameni beneficiază de apă potabilă. Problema apei poate fi rezolvată prin creşterea producţiei, o distribuţie mai bună, şi nerisipirea resurselor deja existente. Din acest motiv, apa este o resursă strategică pentru multe ţări. Au existat de-a lungul timpului mai multe conflicte pentru accesul la apă şi controlul acesteia.[O cronologie a conflictelor legate de apă] Experţii prevăd mai multe conflicte viitoare din cauza creşterii populaţiei mondiale şi creşterii contaminării prin poluare şi încălzire globală.

Un pârâu de munte

Raportul UNESCO despre dezvoltarea apei (WWDR, 2003) din cadrul Programului de Evaluare a Apei pe Plan Mondial arată că, în următorii 20 de ani, cantitatea de apă potabilă disponibilă va scădea cu 30%. 40% dintre locuitorii lumii nu au apă curată suficientă pentru o igienă minimală. Peste 2,2 milioane de oameni au murit în 2000 de boli legate de consumul de apă contaminată sau din cauza secetei. În 2004, o organizaţie engleză, WaterAid, a raportat că un copil moare la fiecare 15 secunde din cauza bolilor legate de apă ce ar putea fi uşor prevenite.

Se prevede că apa ar putea deveni preţioasă precum petrolul, lucru care ar face din Canada, ce are această resursă din abundenţă, cea mai bogată ţară din lume.

În 2005 în SUA preţurile mari ale benzinei au provocat îngrijorare şi au existat temeri pentru o criză globală, însă consumatorii nu ezitau să plătească preţuri duble pentru aceeaşi cantitate, dar de apă îmbuteliată.

Apa potabilă este mai valoroasă decât oricând în istoria noastră, fiind folosită extensiv în agricultură şi industrie, şi primeşte din ce în ce mai multă atenţie pentru a fi folosită judicios pentru generaţiile viitoare.

[modifică] Regularizarea distribuţiei apei

Apa potabilă este de obicei colectată la izvoare sau este extrasă din puţuri artificiale. Construirea mai multor asemenea puţuri ar fi o metodă pentru a produce mai multă apă, presupunând că pânza de apă freatică poate să asigure un debit adecvat. Alte surse de apă sunt ploile şi apa din râuri şi lacuri. Apa de suprafaţă trebuie însă purificată înaintea consumului de către om. Purificarea implică îndepărtarea substanţelor nedizolvate sau dizolvate, precum şi a bacteriilor periculoase. Cele mai folosite metode sunt filtrarea cu nisip, pentru îndepărtarea materiilor nedizolvate, şi tratarea cu clor şi fierberea pentru uciderea bacteriilor periculoase. Distilarea îndeplineşte toate cele trei sarcini. Există şi tehnici mai avansate, precum osmoza inversă. Desalinizarea apei sărate din mări şi oceane este o soluţie mai scumpă utilizată în climatele aride de coastă.

Distribuţia apei potabile are loc fie printr-un sistem de distribuţie, fie îmbuteliată. În multe ţări există programe de distribuire gratuită a apei în caz de necesitate.

Reducerea risipirii apei, adică utilizarea apei potabile doar pentru consumul uman, ar fi o altă soluţie. În unele oraşe, precum Hong Kong, apa de mare este folosită pe scară largă, de exemplu la toalete, în scopul conservării resurselor de apă potabilă. Poluarea apei ar putea fi cel mai mare consumator inutil de apă, risipind această resursă, indiferent de beneficiile aduse poluatorului. Medicamentele consumate de oameni ajung deseori în canalizare şi au efecte negative asupra vieţii acvatice dacă se acumulează şi nu sunt biodegradabile.

[modifică] Impactul apei asupra religiei şi filozofiei

Pahar cu apă

Apa este considerată purificatoare în majoritatea religiilor, incluzând hinduismul, creştinismul, islamismul, iudaismul şi şintoismul. Spre exemplu, botezul în bisericile creştine este făcut cu apă. În plus, o baie rituală în apă pură este făcută celor decedaţi în multe religii, incluzând iudaismul şi islamismul. În islamism, cele cinci rugăciuni zilnice, pot fi efectuate doar după spălarea corpului cu apă curată (Wudu).

În şintoism, apa este utilizată aproape în toate ritualurile pentru curăţirea unei persoane sau a unui loc. Apa este menţionată în biblie de 442 de ori, respectiv de 363 de ori, în versiunile sale engleze internaţionale (New International Version sau, ca acronim, NIV) şi în cea cunoscută sub numele de Versiunea regelui James (King James Version). În secţiunea 2 Peter 3:5(b) se afirmă textual: ... "şi pământul a fost format din apă şi de către apă." (NIV)

Se crede adesea despre apă că ar avea puteri spirituale. În mitologia celtică, de pildă, Sulis este zeiţa locală a apelor termale; în hinduism, apa este personificată ca o zeiţă sub numele de Ganga. De asemenea, diferiţi zei pot patrona diferite izvoare, râuri sau lacuri. În mitologiile romană şi greacă, Peneus a fost un zeu-fluviu, unul dintre cele 3.000 de oceanide.

Filozoful antic grec Empedocles a elaborat o întreagă doctrină filozofică (un fel de teorie pre-atomistă a lumii) bazată pe cele patru concepte fundamentale ale Universului care erau reprezentate în lumea reală, conform teoriei sale, de patru elemente fundamentale, apă, aer, foc şi pământ.

În filozofia clasică chineză, apa, ca element al filozofiei clasice, era unul din cele cinci elemente constituente ale naturii, alături de pământ, foc, lemn şi metal.

Imaginea a doi oameni reflectată în apa unui bazin cu peşti

O fată într-un bazin de înot

[modifică] Referinţe

OA Jones, JN Lester and N Voulvoulis, Pharmaceuticals: a threat to drinking water? TRENDS in Biotechnology 23(4): 163, 2005
Franks, F (Ed), Water, A comprehensive treatise, Plenum Press, New York, 1972-1982
Property of Water and Water Steam w Thermodynamic Surface
Eight Glasses of Water a Day Myth
PH Gleick and associates, The World's Water: The Biennial Report on Freshwater Resources. Island Press, Washington, D.C. (published every two years, beginning in 1998.)

[modifică] Apa ca resursă naturală

Gleick, Peter H.. The World's Water: The Biennial Report on Freshwater Resources. Washington: Island Press. (scos la fiecare doi ani; informaţii)
Postel, Sandra. Last Oasis: Facing Water Scarcity. New York: Norton Press.
Anderson. Water Rights: Scarce Resource Allocation, Bureaucracy, and the Environment.
Marq de Villiers. Water: The Fate of Our Most Precious Resource.
Diane Raines Ward. Water Wars: Drought, Flood, Folly and the Politics of Thirst.
Miriam R. Lowi. Water and Power: The Politics of a Scarce Resource in the Jordan River Basin. (Cambridge Middle East Library)
Worster, Donald. Rivers of Empire: Water, Aridity, and the Growth of the American West.
Reisner, Marc. Cadillac Desert: The American West and Its Disappearing Water.
Maude Barlow, Tony Clarke (2003). Blue Gold: The Fight to Stop the Corporate Theft of the World's Water.
Vandana Shiva (2002). Water Wars: Privatization, Pollution, and Profit.
Anita Roddick, et al (2004). Troubled Water: Saints, Sinners, Truth And Lies About The Global Water Crisis.