2.2 水的循环

　　地球上的天然水约1.4×10²¹kg，并具有与地球几乎相同的年龄（约46亿年）。这么多的水又这样长久存在而不消散，这与水的性质、大气的化学组成，地球的质量及地球在太阳系中的位置（与太阳间距离适中）等因素有关。

　　在地球表面，海水约占97％、冰川水约2％，淡水略小于1％，而大气中水分远小于1％。地球表面水在各储层中的滞留时间如表2－1所示。

　　图2-4所示为水在地球表层的循环，其驱动力是太阳能。构成循环的主要过程有蒸发、蒸腾、降雨和径流，多数属于相变过程。地球表面水经吸收太阳辐射热而蒸发，进入大气的水中有83％来自海洋，但通过雨雪而返回海洋的水量仅为70％左右；陆地水的情况正好与海水相反，也就是说，有一部分海水是通过河川归流入海而得到补足的。在河川水归海的过程中还有一部分渗入土壤或岩层，为植物吸收或转入地下水，缓慢流动后才归流海洋。生物圈含水总量少得几乎不能与其他圈层相比，但组成生物体的主要成分还是水。例如活细胞中含水分约60％～90％，其他生物体含水量大约是：脊椎动物为66％、哺乳动物平均为85％、木材为60％、干的种子为10％。氧、碳、氢依次是生物圈中丰度最大的三元素，且氧和氢的比例接近于水中该两元素之比。如此看来，生物体中含有如此多量的水是可以理解的了。

　　水在生物圈内的循环，在许多方面具有重大意义。首先，一切有机体内含有大量水分，没有水就不可能有生命。还可以认为，地球表层是由太阳和大海造就的一个超级规模的蒸馏水制造装置，由此制得了淡水，供大多数生物需用。生命有机体中水的主要功能是作为输送和流通体内物质（如食物、氧气、排泄物）的溶剂。此外，水有很大热容值，能帮助高等动物身体维持平均体温。水还是参与光合作用和呼吸作用的重要物质。

　　流动于大气中的水分有调节气温的巨大能力。大气中一般含1％～3％（体积）水蒸气，这部分水分子能强烈吸收红外线，由此影响地球热平衡；大气中水分形成云层后还有反射太阳光而降温的作用；到了晚间，覆盖在地球表层的水蒸气又起了“被褥”的作用，使地面在白天所吸收到的热量不致于大量散发到空间中去。

　　由于水具有溶解许多物质及具有流动的特性，因此通过其本身循环能载带和推动其他物质循环。岩石中的很多组分受水体侵蚀后随水流归入大海是最显而易见的例子；再如，海水中所溶解的盐分能以喷沫形式转入大气，从而使近海地区降雨中含有相当数量盐分也是一例。