资源简介

4.5 水资源的利用和保护
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本节导航·目标清单
目标导航 方法指导
· 了解水资源与人类生存发展的关系，认识水资源短缺的严峻形势 · 掌握沉淀法、过滤法、吸附法、蒸馏法等水的净化方法及原理 · 理解自来水厂的净化处理过程（沉淀、过滤、吸附、消毒） · 掌握节约用水的三种主要方法及具体措施 · 理解水污染的概念、来源、危害及防治措施 · 了解浙江省“五水共治”工程及其成效 · 净化方法对比：沉淀法、过滤法、蒸馏法各有原理和适用范围 · 自来水厂流程：加混凝剂沉淀→过滤→活性炭吸附→杀菌消毒 · 节水三法：循环使用、减少用量、回收利用 · 水污染防治：工业、农业、生活、医疗四方面综合治理
教材精研·内容全解
考点01 水资源的利用
1. 水资源与人类生存发展的关系
人类社会的生活、生产都离不开水，水资源的开发利用直接关系到人类的生存和发展。
根据世界水资源研究所2021年发布的报告，目前全球有超过10亿人生活在缺水地区，到2025年会有35亿人面临缺水。
水资源在生活、生产中的具体用量：
（1）每生产1 t纸，大约需要200 t水。
（2）成年人每天大约需要2500 mL水。
（3）洗一次澡可能需要50 L水。
（4）种植农作物需要大量的水。
全球水资源短缺形势——超过10亿人生活在缺水地区 水的利用——生产1 t纸大约需要200 t水 水的利用——成年人每天大约需要2500 mL水
2. 南极冰山拖拽计划讨论
据报道，阿联酋的一家公司计划把南极的一座巨大冰山拖到波斯湾，以解决当地的水资源短缺问题。据悉，计划中的这座冰山蕴含的水量足够100万人使用5年。
讨论分析：如果该计划能够实现，冰山除了可以缓解该国淡水资源紧张的局势外，还有可能产生积极影响，比如增加该地降水量、改善局地气候等，但是也需要考虑运输的方案和成本问题等。
考点02 水的净化
1. 净化水的必要性
我们每天使用的自来水是经自来水厂净化处理过的。在一些偏远山区，人们会利用明矾使水中较小的悬浮物凝聚成较大的固体颗粒而沉底。明矾是常用的絮凝剂。
自然界中，浑浊的水需要经过净化处理才能使用，常用的净化方法包括沉淀法、过滤法、吸附法和蒸馏法。
水的净化方法概览
2. 沉淀法
使水中杂质沉淀到水底的方法称为沉淀法。沉淀法分为两类：
（1）静置沉淀：利用重力作用使水中较大颗粒的不溶性杂质沉降。
（2）吸附沉淀：利用明矾使水中较小的悬浮物凝聚成较大的固体颗粒而沉底。
探索活动：取一杯泥浆水，静置5 min，观察有没有杂质沉在杯底。在泥浆水中加一点明矾，静置5 min，观察泥浆水发生的变化，以及沉入杯底的固体颗粒大小的变化。
实验现象：加明矾后，水中较小的悬浮物凝聚成较大的固体颗粒沉底，水的澄清程度明显提高。
3. 过滤法
通过过滤器过滤已经处理过的水，不溶于水的固体杂质就会被分离出来，这种方法称为过滤法。
过滤法根据物质的溶解性不同，用于除去液体中混有的不溶性固体杂质。基本操作包括溶解和过滤。过滤可以除去水中的不溶性悬浮微粒。
4. 吸附法
如果用具有吸附作用的固体来过滤，不仅可以滤去水中的不溶性杂质，还可以吸附掉一些溶于水的有异味的杂质。
活性炭具有疏松多孔、表面积大的特点，具有较强的吸附作用。一些家用净水器就是利用活性炭吸附水中的杂质的。
吸附法既能除去不溶性杂质，也能除去部分溶解性杂质（如异味物质），这是吸附法区别于过滤法的重要特点。
5. 蒸馏法
自然界中，浑浊的水经过沉淀、过滤、吸附等净化处理，就会变得澄清，但所得的水仍然不是纯水，需要通过蒸馏才可以得到纯净的水。
蒸馏法根据液体物质的沸点不同，用于分离或提纯液态混合物。基本操作包括加热、蒸馏和冷凝。蒸馏可除去水中溶解的物质，得到的蒸馏水是纯净物。
6. 常用物质分离方法的比较
沉淀法、过滤法和蒸馏法是净化水的三种常用方法，三者的原理、适用范围和所起作用各不相同：
（1）沉淀法：根据物质的溶解性不同，加入明矾等絮凝剂，搅拌后静置，使水中的悬浮微粒凝聚成较大颗粒而沉淀下来，用于分离液体中混有的不溶性固体杂质。
（2）过滤法：根据物质的溶解性不同，通过溶解、过滤操作，可除去水中的不溶性悬浮微粒，用于除去液体中混有的不溶性固体杂质。
（3）蒸馏法：根据液体物质的沸点不同，通过加热、蒸馏、冷凝操作，可除去水中溶解的物质，用于分离或提纯液态混合物。
7. 自来水厂的水净化过程
自来水厂从水源地取水后，一般要经历如下的净化处理过程：
（1）加混凝剂后沉淀：加入絮凝剂使水中悬浮杂质凝聚沉淀。
（2）过滤：将沉淀后的水通入过滤池中，滤去不溶性杂质。
（3）活性炭吸附：将水引入活性炭吸附池，除去水中的臭味和残留的小颗粒不溶性杂质。
（4）杀菌消毒：常用通入氯气的方法进行杀菌消毒。
最后经过检测，证明水质达标后，才能输送到千家万户。
净化过程中既有物理变化（沉淀、过滤、吸附），又有化学变化（杀菌消毒）。
考点03 节约用水
1. 水资源保护的紧迫性
可供人类直接使用的水资源相对来说比较少，而人类使用这些水资源时又存在浪费严重和受到污染的现实问题，因此加强对水资源的保护已经刻不容缓。
节约用水和防止水污染是水资源保护的两项重要内容。
2. 节约用水的三种主要方法
水的循环使用、减少用量和回收利用是节约用水的三种主要方法。
（1）循环使用：将使用过的水经过简单处理后再次用于其他用途，如生活住房雨水回收使用系统。
（2）减少用量：采用新技术和新器具降低用水量，如使用节水型器具、采用低流量淋浴喷头。
（3）回收利用：将生活用水处理后二次利用，如用洗脸水冲厕所、收集雨水作为生活用水。
节约用水的三种主要方法——循环使用、减少用量、回收利用
3. 节约用水的具体措施
节约用水需要从工业、农业和生活三个方面共同落实：
（1）工业上：采用新技术，改变生产工艺，提高水的利用率。
（2）农业上：发展节水型农业，如农业和园林浇灌改大水漫灌为喷灌或滴灌。
（3）生活上：使用节水型器具，及时修理坏了的水龙头，生活用水处理后二次利用等。
4. 国家节水标志
3月22日是世界节水日。我国“国家节水标志”由水滴、手掌和地球变形而成。
（1）绿色的圆形代表地球，象征节水是保护地球生态的重要措施。
（2）标志留白部分像一只手托起一滴水，手是拼音字母JS的变形，寓意节水。
（3）手又像一条蜿蜒的河流，象征滴水汇成江河。
（4）水和手的结合像“心”字的一部分，且水滴正处在“心”字的中间一点处，说明节约用水需要每一个人牢记在心。
5. 节约用水条例
我国首部《节约用水条例》于2024年5月1日正式施行，体现了国家对水资源保护的高度重视。
节约用水的具体做法包括：用洗脸水冲厕所（回收利用）、收集雨水作为生活用水（回收利用）、采用低流量的淋浴喷头（减少用量）等。而开着水龙头刷牙属于浪费水的行为，应当避免。
考点04 水污染与防治
1. 水污染与污染物的概念
当水中含有对水或水生生物产生不良影响的物质，且其含量达到一定值时，就会造成水污染。引起水污染的有害物质被称作污染物。
2. 水污染的来源
水中的污染物主要来自工业废水、农业废水和生活污水三类：
（1）工业废水：来自废水、废渣、废气的任意排放，导致污染物进入河流和湖泊，甚至污染地下水源，通常含有很多有毒化学物质。
（2）农业废水：来自过度使用农药和化肥，通常含有农药、化肥。
（3）生活污水：来自生活污水随意排放、垃圾任意倾倒等，可能含有大量病毒、寄生虫、细菌等致病生物。
3. 水污染的危害
人类排放的污染物不仅会破坏水体环境、杀死水生生物，还会对人类自身产生危害。
富营养化污染：当水体中某些利于藻类生长的氮、磷等营养物质含量过高时，藻类就会大量繁殖，使水体呈现异常的颜色。大量藻类死亡后，在微生物分解藻类的过程中，需要消耗水中大量的溶解氧，最终导致水生动物因缺氧而大量死亡，水生动物死亡后将导致水质进一步发黑变臭而恶化。
海水中暴发赤潮就是富营养化污染的典型表现。
水污染的危害——海水中暴发赤潮（富营养化）
4. 水污染的防治措施
水污染防治需要从工业、农业、生活和医疗四个方面综合治理：
（1）工业上：采用新技术、新工艺减少污染物的产生，对工业废水处理后再排放。
（2）农业上：合理使用化肥和农药，提倡使用农家肥。
（3）生活中：污水实现集中处理和排放，少用含磷洗涤剂。
（4）医疗中：医疗污水集中处理达标后再排放。
5. 浙江省的“五水共治”工程
浙江是著名水乡，但根据2013年浙江省水利普查公报显示，浙江人均水资源量只有1760 m ，已经逼近了世界公认1700 m 的警戒线。而且浙江水资源还存在着供需缺口大、结构矛盾突出、污染严重、有效利用率低等四大突出问题。
为了建设美丽浙江，省委做出“治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水”的“五水共治”战略部署：
（1）六大防内涝工程：固河堤、疏河道、新开河、畅管网、除涝点、强设施。
（2）五大治污水工程：管网配套、能力提升、升级改造、污泥处理处置设施建设、再生水利用。
（3）四大保供水工程：提工艺、重改造、扩范围、增能力。
经过多年的“五水共治”，浙江省走出了一条生态环境与经济社会协调的绿色发展之路。2021年，钱塘江流域断面水体质量优良率达到100%；到2022年，全省地表水和近岸海域水质已连续3年创历史新高。
五水共治成效——全省地表水和近岸海域水质创历史新高
避坑指南·易错辨析
【温馨提示】 1. 明矾是絮凝剂，作用是使水中较小的悬浮物凝聚成较大的固体颗粒而沉底，属于吸附沉淀；活性炭是吸附剂，作用是吸附水中的异味和色素等溶解性杂质。两者功能不同，不能混用。 2. 过滤法只能除去水中的不溶性固体杂质，不能除去溶解性杂质。要想得到纯净的水，必须经过蒸馏。 3. 蒸馏法是利用物质沸点不同进行分离的物理变化，不是利用溶解性不同。 4. 沉淀法、过滤法、吸附法都是物理变化过程，没有新物质生成；杀菌消毒（通入氯气）是化学变化，有新物质生成。 5. 自来水厂的净化过程中，明矾的作用是吸附沉淀（使悬浮物沉降），不是杀菌消毒。杀菌消毒用的是氯气。 6. 净化后的水仍然含有溶于水的物质，是混合物，不是纯净物。只有蒸馏得到的水才是纯净物。 7. 国家节水标志中的“手”是拼音字母JS的变形，寓意节水，不是其他字母。 8. 世界节水日是3月22日，不是3月20日或3月12日。 9. “五水共治”的五个方面是治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水，注意“排涝水”和“保供水”不要混淆。
实战演练·随堂检测
【实战演练】
1. “生命吸管”是一种快速获取野外饮用水的吸管装置，内装有多种过滤器，其中滤网可去除大部分颗粒物；活性炭和离子交换树脂可去除异味和部分重金属；超滤膜可滤除99.99%的细菌和病毒。下列有关叙述不正确的是（ ）
A. 滤网有过滤的作用，能去除颗粒物
B. 活性炭具有吸附作用，能去除异味
C. 超滤膜与将自来水煮沸的作用相同
D. 净化后的水是纯净物，可直接饮用
答：__________
2. 我国首部《节约用水条例》于2024年5月1日正式施行。下列关于节约用水的做法不正确的是（ ）
A. 用洗脸水冲厕所
B. 开着水龙头刷牙
C. 收集雨水作为生活用水
D. 采用低流量的淋浴喷头
答：__________
3. 下列关于水体净化的说法中，正确的是（ ）
A. 在自来水厂的水净化过程中，常需要通入氯气，杀死水中的微生物
B. 蒸馏法是物理变化过程，是利用物质的溶解性不同而进行分离
C. 沉淀法、过滤法等净化方法都是利用物质的化学性质
D. 将自来水进行充分的过滤，就可以得到纯净的水
答：__________
4. 水是生命之源。城市生活用水经自来水厂净化处理的过程如图。下列说法错误的是（ ）
A. 通过反应沉淀池、过滤池除去水中不溶性杂质
B. 自来水厂投入明矾进行消毒
C. 吸附池内常用活性炭吸附色素和异味
D. 自来水净化过程中既有物理变化又有化学变化
答：__________
5. 温瑞塘河是滋养着世世代代瑞安人的母亲河，曾经生态环境一度恶化，为保护母亲河，当地政府积极推进五水共治。以下是几位同学对保护水资源提出的建议，你认为不合理的是（ ）
A. 向河内直接排放生活污水、工业废水
B. 合理使用农药和化肥
C. 严禁在河两岸新建化工、造纸等重污染工厂
D. 严禁在河边随意堆放生活垃圾
答：__________
6. 水样（未作处理的水）中含有泥沙、悬浮物和细菌等杂质，可用次氯酸杀菌，而氯气溶于水可生成次氯酸。在某次洪灾中，居民用如下方法净化饮用水。
（1）能消毒杀菌的步骤是________（填字母）。
（2）C步骤的名称是________。
（3）水样经过A、B、C、D四步处理后得到的净化水需要经过________处理后才会变成纯净物。
答：________________________________
巩固拓展·课后提升
【巩固拓展】
1. 水是人类宝贵的自然资源，爱护水资源是我们每个公民应尽的责任。以下是有关爱护水资源的一些具体做法：
①洗手、洗脸时随手关闭水龙头；②工业上应用新技术、新工艺减少污染物的产生；③洗涤衣物时选用无磷洗衣粉；④农业上合理使用化肥和农药；⑤用洗菜水冲厕所；⑥农业上改大水漫灌为喷灌、滴灌。
请你从爱护水资源的角度，将上述做法分为两类：其中一种分类标准是________，包括的事例有________（填序号）。
答：________________________________________________
________________________________________________
2. 2024年世界水日的主题是“以水促和平”，强调了水资源在促进全球和平、稳定和繁荣方面的核心作用。
（1）如图图标是我国“国家节水标志”的是________（填字母）。
（2）保护水资源是全人类的责任，下列做法不合理的是________。
A. 在农业生产中，推广滴灌技术
B. 严禁在河两岸新建化工、造纸等重污染工厂
C. 大量开采使用地下水，少用河流水
D. 工业废水经处理达标后排放
答：________________________________
3. 请结合本地区的水污染情况，提出一些防治水污染的建议。（至少写出三条）
答：________________________________________________
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________________________________________________
参考答案
1. D
解析：滤网可去除大部分颗粒物，起到过滤的作用，A说法正确；活性炭具有吸附作用，能吸附异味，B说法正确；若无生命吸管，生活中杀灭细菌和病毒可以用煮沸的方法，是因为加热煮沸时能使细菌和病毒中的蛋白质变性，从而杀灭细菌和病毒，C说法正确；净化后的水中含有溶于水的物质，是混合物，D说法不正确。故选D。
2. B
解析：A选项用洗脸水冲厕所属于水的回收利用，做法正确；B选项开着水龙头刷牙，造成水浪费，做法不正确；C选项收集雨水作为生活用水属于水的回收利用，做法正确；D选项采用低流量的淋浴喷头属于减少用量，做法正确。故选B。
3. A
解析：A选项在自来水厂的水净化过程中，常需要通入氯气，目的是杀菌消毒，杀死水中的微生物，正确；B选项蒸馏是物理变化过程，是利用物质沸点的差异将物质加以分离，不是利用溶解性不同，错误；C选项沉淀法、过滤法等净化方法都没有新物质生成，属于物理变化，都是利用物质的物理性质，错误；D选项将自来水进行充分的过滤，水中含有可溶性物质，是混合物，不能得到纯净的水，错误。故选A。
4. B
解析：A选项加入絮凝剂后，可以吸附水中的悬浮杂质而加速其沉降，过滤可以除去水中的难溶性杂质，说法正确；B选项明矾是一种常用的净水剂，溶于水后可以吸附水中的悬浮杂质而加速其沉降，但不能起到消毒的作用，说法错误；C选项活性炭具有吸附性，吸附池内常用活性炭吸附色素和异味，说法正确；D选项过滤和吸附过程中没有新物质生成，属于物理变化，消毒过程中有新物质生成，属于化学变化，说法正确。故选B。
5. A
解析：A选项向河内直接排放生活污水、工业废水，会加重水体污染，建议不合理；B选项合理使用农药和化肥，可减少农业废水污染，建议合理；C选项严禁在河两岸新建化工、造纸等重污染工厂，可从源头控制工业污染，建议合理；D选项严禁在河边随意堆放生活垃圾，可减少生活污水对水体的污染，建议合理。故选A。
6. （1）D （2）过滤 （3）蒸馏
解析：（1）能消毒杀菌的步骤是D，氯气溶于水可生成次氯酸，次氯酸能够杀菌消毒。
（2）C步骤通过过滤器将不溶性固体杂质分离出来，名称是过滤。
（3）水样经过A、B、C、D四步处理后得到的净化水仍然含有溶于水的物质，不是纯净物，需要经过蒸馏处理后才会变成纯净物，因为蒸馏能够得到蒸馏水。
巩固拓展参考答案：
1. 分类标准一：节约用水（减少用水量），包括的事例有①⑤⑥。
分类标准二：防止水污染，包括的事例有②③④。
解析：①洗手、洗脸时随手关闭水龙头属于节约用水；②工业上应用新技术、新工艺减少污染物的产生属于防止水污染；③洗涤衣物时选用无磷洗衣粉属于防止水污染（减少含磷废水排放）；④农业上合理使用化肥和农药属于防止水污染（减少农业废水污染）；⑤用洗菜水冲厕所属于节约用水（水的回收利用）；⑥农业上改大水漫灌为喷灌、滴灌属于节约用水（减少用水量）。
2. （1）B （2）C
解析：（1）A图标是物品循环使用标志；B图标是国家节水标志；C图标是中国环境标志；D图标是中国节能标志。故选B。
（2）A选项推广滴灌技术可以减少水资源的浪费，做法合理；B选项严禁在河两岸新建重污染工厂，可减少对河水的污染，做法合理；C选项地下水的补给相对较慢，过度开采会导致地下水资源枯竭、地面沉降等问题，应该合理使用地下水和河流水，做法不合理；D选项工业废水经处理达标后排放，可以减少对水资源的污染，做法合理。故选C。
3. 参考答案（合理即可）：
（1）工业上：采用新技术、新工艺减少污染物的产生，对工业废水处理后再排放。
（2）农业上：合理使用化肥和农药，提倡使用农家肥，减少农业废水对水体的污染。
（3）生活中：污水实现集中处理和排放，少用含磷洗涤剂，不向河中随意倾倒垃圾。
（4）医疗中：医疗污水集中处理达标后再排放。

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