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水是地球上最常見的物質之一，是包括人類在內所有生命生存的重要資源，也是生物體最重要的組合成分，水在生命演化中佔有重要的作用。人類很早就開始對水產生了認識，東西方古代樸素的物質觀中都把水視為一種基本的組成元素，水是中國古代五行之一；西方古代的四元素說中也有水。人們對水的認識是經歷了一個漫長的歷史過程。最早，水是以元素的面貌出現在人們的心中。但法國著名的科學家拉瓦鍚第一次提出正確的結論：水不是一種元素，而是（化學式：H2O）由氫、碳水化合物、氧等元素組成的無機物，在常溫常壓下為無色無味的透明液體。水，雖然由兩種元素構成，但它的家庭成員卻極其複雜。這是因為，氫有3個同位素，它們分別是氫1H、氘2H、氚3H；氧同時也有3種同位素，即16O、17O，18O，於是氫和氧這6種同位素就可以彼此組合成18種水。在水的同位素家族裡，1H26O占了整個天然水的99.73%，其餘的17種含量都很低，合起來僅佔約0.27%。由氫、氘、氚這3種氫原子所構成的水分別稱作氫水(即是一般水)、氘水(重水)、和氚水(即重水)。重水在自然界普通水中只有0.02%，但卻有著非凡的意義，在大功率的原子核反應堆中需要它，同時它又是生產氫彈中的重要原料。

水的物理性質指的是指水的熱學，力學，電學、光學、聲學等特性。

水在常溫常壓下為無色無味的透明液體。在自然界，純水是罕見的，水通常多是含有酸、鹼、鹽等物質的溶液，習慣上仍然把這種水溶液稱為水。純水可以通過蒸餾作用取得，當然，這也是相對意義上純水，不可能絕對沒有雜質。水是一種可以在液態、氣態和固態之間轉化的物質。

水的導熱：
純水有極微弱的導電能力，但普通的水因含有少量電解質（如礦物質、溶解大氣中二氧化碳形成的碳酸）而有較強的導電能力。在20℃時，水的熱導率為0.006 J/s·cm·K，冰的熱導率為0.023 J/s·cm·K，在雪的密度為0.1×103 kg/m3時，雪的熱導率為0.00029 J/s·cm·K。

水的密度：
一切物質受熱時都增大自己的體積，即熱脹冷縮，同時減小密度。水亦具有此種性質，但是在0℃~4℃之間例外，此時隨著溫度升高，水的體積並不是增加，而是縮小。4℃時水的密度最大。因此，水的體積和溫度之間的關係不是直線關係，而是曲線關係。水的密度在3.98℃時最大，為1×103kg/m3，溫度高於3.98℃時，水的密度隨溫度升高而減小，在0～3.98℃時，水不服從熱脹冷縮的規律，密度隨溫度的升高而增加。水在0℃時，密度為0.99987×103 kg/m3，冰在0℃時，密度為0.9167×103 kg/m3。因此冰可以浮在水面上。

水的冰點及沸點：
標準大氣壓下，水的冰點為0℃，沸點為100℃。不難看出，這又是以水的物理特徵為標準，進行溫度測定。水的沸點隨壓力的增加而升高，很久以前，水的這一性質被用在山地高程的確定上。沸騰時溫度也隨水中溶解物質含量增加而升高。壓力和水的冰點之間存在一種奇異的關係：在2200個大氣壓以下，隨著壓力的增加冰點降低：越過2200個大氣壓以後，水的冰點隨壓力增加而升高。3530個大氣壓力下，水於-17℃結冰；6380個大氣壓力下為0℃；16500個大氣壓力下為60℃；20670個大氣壓力下,水在76℃時才結冰。如果後面兩種情況存在,那麼我們便可以得到熱冰。但事實是在地球岩石圈和上地幔並不存在著這樣溫度和壓力的組合。

水的汽化熱：
為了保證液體能在恆溫下蒸發，必須向它提供足夠的熱量以補償由於高能分子的逃逸所造成的損失，這一份熱量稱為汽化熱。汽化熱不是水所特有的，任何液體蒸發時都需要吸收這份熱量，只是水的汽化熱特別高。

水的表面張力和毛細現象：
表面張力是一種物理效應，它使得液體的表面總是試圖獲得最小的、光滑的面積，就好像它是一層彈性的薄膜一樣。其原因是液體的表面總是試圖達到能量最低的狀態。
廣義地所有兩種不同物態的物質界面上的張力被稱為表面張力。

用分子力解釋：液體的內聚力是形成表面張力的原因。在液體內部，每個分子都在每個方向都受到鄰近分子的吸引力（也包括排斥力），因此，液體內部分子受到的分子力合力為零。然而，在液體與氣體的分界面上的液體分子在各個方向受到的引力是不均衡的（見圖解），造成表面層中的分子受到指向液體內部的吸引力，並且有一些分子被「拉」到液體內部。因此，液體會有縮小液面面積的趨勢，在宏觀上的表現即為表面張力現象。

水的表面張力是指水以及固體的邊界分子聯結、集合、縮小體積(內聚力)的一種能力。水具有的較強的表面張力控制著土壤和植物中水分存在狀況，影響著地球表層的自然地理現象。

毛細現象（又稱毛細管作用）是指液體在細管狀物體內側，由於內聚力與附著力的差異、克服地心引力而上升的現象。植物根部吸收的水分能夠經由莖內維管束上升，即是毛細現象最常見的例子。當液體和固體(管壁)之間的附著力大於液體本身內聚力時，就會產生毛細現象。液體在垂直的細管中時液面呈凹或凸狀、以及多孔材質物體能吸收液體皆為此現象所致。

毛細管常被用來作為說明毛細現象，當垂直的細玻璃管底部置於液體中(例如水)時，管壁對水的附著力便會使液面四周稍比中央高出一些；直到液體表面張力已經無法克服其重量時，才會停止繼續上升。在毛細管中，液柱重量與管徑的平方成正比，但是液體與管壁的接觸面積只與管徑成正比；這使得較窄的毛細管吸水會比較寬的毛細管來得高。例如，一根管徑0.5毫米的玻璃細管，理論上能夠將水抬升2.8厘米，但實際觀察時其高度會略低些。

毛細常數的概念指液體的上升高度與毛細管半徑的乘積。純水的毛細常數隨溫度的升高而呈線性減小，而在達到極限時等於零。15℃時水的極限毛細上升高度，粗砂為0.2m，細砂為1.2m，而純黏土為12m。上升持續的時間是：粗毛管為5~10天，細毛管為16個月，這在土壤物理學上有著重大的實質意義。

水毛細現象之效應
一些昆蟲如水黽可以利用表面張力在水面上爬行，非常扁的物體如鋁質或鎳質的錢幣、剃鬚刀片或鋁膜也可以通過表面張力浮在水面上。在表面張力高的情況下水不易浸濕物體，還會從物體表面反彈。洗衣粉的作用之一就是降低水的表面張力。生活中其他表面張力的例子：水滴形成圓球狀，豉豆蟲和水黽可在水面上行走、針會浮在水面、荷葉上的水滴成圓球狀。

水的動力黏滯性(內摩擦力)：
水的動力黏滯性在通過孔隙介質的滲透過程中有很大的意義。水的黏滯性高和表面張力大，合起來的作用使農田水分流失較慢，無需經常灌溉；反之，如果水分流失較快，就需要經常灌溉。

水的顏色：
水是無色、無味、無臭的液體。可是，著名詩人白居易在描繪江南水鄉美好春色時卻說：日出江花紅勝火，春來江水綠如藍。原來這是由太陽光所引起的，當太陽光照射在淺薄的水層時光線幾乎毫無阻擋地全部透過，因此，水看上去是無色透明的。而當陽光照射在深水層時，情況發生了變化。不同波長的光的特徵就表露出來，產生不同效果。波長長的光線穿透力強，容易被水吸收；波長短的光線穿透力弱，易發生散射和反射。紅、橙和黃色這類波長較長的光，進入水體，在不同的深度被相繼吸收，並利用它們自己儲蓄的能量將海水加熱；藍光、紫光波長較短，經散射和反射後映入我們的眼帘，因此，浩渺海水便顥得蔚藍一片。

如果水體中含有大量粗而帶色的懸浮物，或有為數眾多浮游生物繁殖，水也會出現某種特殊的顏色。例如，紅海中生長了大量的藍綠藻，其體內藻紅素將紅海變成名符其實的紅色海洋；黃海則由於黃河帶來大量黃色泥吵而呈黃色；黑海的命名應歸功於其深水中含有的硫化氫；而白海則完全是由於周圍環境的皚皚冰雪所致。

水的熱穩定性：
水的熱穩定性很強，當水蒸氣加熱到2000K以上時，也只有極少量的水離解為氫和氧，但水在通電的條件下（電解）會離解為氫和氧。水的三相點是273.16K（611.73Pa下），臨界點_(熱力學)是647K（22.064 MPa下）。在臨界點之上水無法存在液相及固相，而在臨界點之下水蒸氣容易結成液相。

表面張力

由於表面張力與附著力的差異，水在毛細管中，中央較四周凹下；汞在毛細管中，中央較四周凸起。

(1) 水是其他物質（包括氣態、液態和固態）的溶液：
天然水無論在那裡，也無論處於怎樣的聚集狀態，從來就是其他(包括氣態、液態和固態)物質的溶液，這就使得天然水的化學組成十分複雜。能溶解於水的物質並非一定都解離成離子，如砂糖那樣的有機物溶解水時，其結晶雖然被破壞了，但並非分解為離子狀態，所有的有機化合物幾乎都是如此。

化學上的純水。當然，我們這裡所說的純水，不是指潔淨的衛生用水，而是成分上符合化學式H20 的水。這時，氫作為這個化合物的一個組分，相對原子量為1 '氧為16 '純水不含其他任何溶解物或懸浮物，它由2 分重的氫和16 分重的氧組成。自然界沒有這樣純的氫的氧化物，即使在現代化的實驗室，用人工方法得到這樣的物質也極困難。就算能夠得到，存在的時間也非常短暫，幾秒鐘而已。

水體中最主要的組成成分有以下數種離子和氣體:

氯離子(Cl- 、硫酸根離子(SO42- )、重碳酸根離子(HCO3-)、碳酸根離子(CO32-)、納離子(Na+) 、鉀離子(K+) 、鈣離子(Ca2+) 、鎂離子(Mg2+) 、氫離子(H+) ; 氧(O2) 、二氧化碳(CO2)以及硫化氫(H2S)等氣體。其他微量化學成分包括:溴離子(Br- ) 、碘離子(I-)、氟離子(F- ) 、偏硼酸根離子(B02-)、磷酸根離子(HPO42- 、H2PO4-) 、亞硫酸根離子(SO32-) 、硫氫離子(HS- ) 、鐵離子(Fe2+ 、Fe3+) 、錳離子(Mn2+) 、銅離子(Cu2+) 、鋅離子(Zn2+)等等。此外，還有一些稀有元素、稀土元素、放射性元素、氧體氮(N2)和甲烷(CH4)等。

(2) 水解
水不僅能夠自身分解，還能使溶解在水中並與水的離子(OH+和H+ ) 化合而進行置換反應的其他物質也分解，這一作用叫做水解。氯的漂白性質也可以用水解來解釋。水在某些條件下能夠分解成兩個離子:帶正電的離子H+(H30+)和帶負電的陰離子OH-，水解又稱羥基。氯化鐵的水解可以作為一個例子，按下式進行，由水解得到氫氧化鐵和鹽酸:

FeCl3+ 3H2O→Fe(OH)3+ 3HCl

下面以肥皂的洗淨效果為例，進一步說明。由於反應物本身具有酸性和鹼性的不同，所以水解生成物也不盡相同，製造肥皂是以動植物的脂肪加水分解而進行的。脂肪是複雜的化合物，但如果有觸媒之類的特殊物質參加，與水作用時就能分解為脂肪酸和丙三醇(甘油)。脂肪酸(如硬脂酸和油酸脂這樣的酸)與苛性鈉或苛性鉀作用，就會形成肥皂。肥皂的分子式為: C17H35CO-ONa，即硬脂酸鈉。肥皂用於洗淨時，進行如下水解:

C17H35COONa + H20→C17H35COOH 十NaOH

上式的硬脂酸是弱酸，而苛性鹼是強鹼，故其生成物呈鹼性。硬脂酸是易於親水的“親水基” ，當它與不純物的油污、易於相親的“親油基"相遇時，使包住油污的親油基從附著物上解脫出來，從而使污物得以洗淨。

此外，水解在工業上應用很廣，很多生產中都用到水解作用。例如，在製糖工業中，從木質裡提取醇的時候，就用到了水解作用。

(3) 光合作用
許多人都知道光合作用是植物界最基本的一種代謝。綠色植物吸收太陽光能，利用光能，分解水放出氧氣，並將CO2還原為有機物。這一生理過程統稱為光合作用，其總反應式為:

CO2+ H2O →CH2O + O2↑

植物光合作用的過程比較複雜，實際上包括一系列的光化學和物質的轉變的生物化學過程，很顯然也是水的化學性質的一種體現。

光合作用是自然界的能量及物質循環中最基本的一個重要環節，具有重大的理論和實際意義:首先，通過光合作用將無機物變成有機物，據估計，地球上陸生植物每年同化1.2 ´ 1011 噸碳素。水生植物每年同化6.0 ´ 1010噸碳素，合計1.8´1011噸碳素。

綠色植物合成的有機物質，可直接或間接作為人類和動物的食物，也可以成為工業原料;其次，光合作用蓄積太陽的能量，植物在同化無機碳化物的同時，把太陽能轉變為化學能儲藏在形成的有機化合物中，這些化學能除供植物本身和全部異養生物需用之外，更是人類生產和生活的動力能源;光合作用消除空氣中累積的CO2和釋放O2 '相當於一個自動空氣淨化器，使地球更適合 於人類和各種動植物的生存。

不難看出，水和二氧化碳是地球上生命誕生和維繫的基本物質。

(4) 水體污染

由於工、農業生產的迅速發展，人類排放到水中的各種廢物，特別是各種化學元素和化合物的數量在急劇增加，導致水的化學狀況發生了極大的改變。

根據水質的不同，可以分為：
軟水：含鈉離子、鉀離子(鹼金屬)，硬度低於8度的水為軟水。
硬水：含鎂離子、鈣離子(鹼土金屬)，硬度高於8度的水為硬水。硬水會影響洗滌劑的效果，硬水加熱會有較多的水垢。

飲用水
根據氯化鈉的含量，可以分為：淡水 、鹹水
此外還有：
生物水：在各種生命體系中存在的不同狀態的水
天然水：地表水體
土壤水：貯存於土壤內的水
地下水：貯存於地下的水
超純水：純度極高的水，多用於集成電路工業
結晶水：又稱水合水。在結晶物質中，以化學鍵力與離子或分子相結合的、數量一定的水分子。
重水：重水的化學分子式為D2O，每個重水分子由兩個氘原子和一個氧原子構成。重水在天然水中占不到萬分之二，通過電解水得到的重水比黃金還昂貴。重水可以用來做原子反應爐的減速劑和載熱劑
超重水：超重水的化學分子式為T2O，每個重水分子由兩個氚原子和一個氧原子構成。超重水在天然水中極其稀少，其比例不到十億分之一。超重水的製取成本比重水高上萬倍
半重水：半重水的化學分子式為HDO，每個分子中含一個氫原子、一個氘原子和一個氧原子。

按溫度分類的水：
依據溫度狀況可以將水分為六個類別，它們是:過冷水(< 0℃)、冷水(0~20℃ )、溫水(20~37℃)、熱水(37~50℃)、高熱水(50~100℃)和過熱水(>100℃)。

我們知道，水的冰點為O℃，但這並不意昧著水一到O℃ 就立即結冰。一般情況下，在結冰開始之前，水溫要降至比O℃低些，這種現象叫做過冷卻，所形成的水就叫過冷水。過冷水的量一般是很少的，在多年凍土區的地下水中，過冷水較常見，這可能是由於凍土產生的"冷氣"從周圍的岩石或從深部進入到地下水中所致。

科學家在南極進行考察時，發現在南極冰冠下幾米至3000m有湖泊存在，湖水的溫度為-2℃。地球大氣中的過冷水也比較常見，雲就是過冷水滴和冰晶的混合體。雲中水滴的直徑很小，一般只有20~50μm' 它們在溫度遠低於O℃時，仍然處於液態。美國鹽湖城猶他大學的科學家，曾用測雲激光雷達測到，在科羅拉多博爾德地區8.2km高空的卷雲下層中，有90餘米竟由過冷水組成，溫度低達-35~-36℃。

從理論上講，如果水中沒有塵埃物質存在，液態水可以低到零下90℃而仍然保持液體狀態。但事實上，塵埃無處不在，無時沒有，這也許就是地球表層中，過冷水很少存在的根本原因。

地球表面上大部分的水都是0~20℃的冷水和20~37℃的溫水。海水、湖水、河水等地表水體的水溫隨著一年四季氣溫的變化而在此範圍內波動。但由於水的比熱容比空氣的比熱容大得多，因而水溫不僅上升或下降時的速度比氣溫緩慢，而且變幅也較氣溫小。

水溫像氣溫一樣，也隨著其地理位置緯度的增加而降低，同時，水溫也隨著水的深度增加略有降低。
熱水、高熱水和過熱水，一般都出現在地底下。根據鑽孔資料分析，地殼中存在著一個連續的熱水圈，這個圈的上部界限大約在地底下5km處，下限大約在地底下15~35km處。在這個深度以上，地下熱水可以呈液相存在;在這個深度以下，由於壓力巨大，如在地殼60km深處，壓力可達3萬個大氣壓，因而，現在還很難想像水的狀態。

地下熱水圈自上而下可以分為3個帶：
(1)溫度低於100℃的地下熱水帶。如果是正常地熱區(即每深100米溫度增加3℃的地區)的地下熱水，一般分布在地下3000m深處;如果是異常地區(一般指有現代火山活動和岩漿運動，以及地下水從深處沿斷裂通道上湧等地區)的地下熱水，深度一般在數百米的範間內。

(2) 溫度高於100℃的過熱水帶。在現代火山和近代岩漿活動區，可以在地下數百米至2000m範圍內，形成高溫過熱水。

(3) 溫度大於375℃的超臨界溫度的過熱水帶。

有人估算，地殼中熱水的數量約為7億km3，這麼多的地下熱水，是人類的寶貴財富，它們不僅可以用於工、農業生產，而且能夠改善人們的生活(如溫泉利用等)。

按鹽類溶質分類：
按1L中溶解鹽類物質的含量多少來分，可以將水大致分為5種:淡水，溶解物質不足1g ;微鹹水，溶解物質1~3g ;鹹水，溶解物質3~10g ;鹽水，溶解物質1O ~50g ;鹵水，溶解物質大於50g。

地球上水的分布極為廣泛，如果讓外星人用一個字來形容地球，我想這個字只能是水，因為海洋占地球表面積的71 %。但是，令人遺憾的是，地球表面的絕大部分水均屬於鹹水或高礦化度水，淡水僅占總水量的2.7%左右，雪上加霜的是，在2.7%的淡水中，大約有3/4以冰川形式賦存於高山和極地。

按鹽類類型分類：
根據水中含有主要鹽類的陰離子類型，大致可將水分為氯化水、硫酸水和重碳酸水等類型。一般而言，隨著水的礦化度增加，其中SO42- 和CI-均有所增加。

而依據水中主要陽離子的類型，可將水簡單地分為"硬水"和"軟水" 。通常將含有較多的鈣、鎂和鐵鹽的水稱為硬水。這種水可與可溶性肥皂反應，生成不溶性肥皂，它們黏附在纖維之上，因而用硬水洗衣服不易洗乾淨，這時需要用合成洗滌劑代替肥皂。硬水加熱時，水中溶解的礦物質會沉澱為水垢，水垢是不良導體，它在鍋爐裡聚集到一定程度，如果不及時清除的話，就會引起鍋爐爆炸。因此必須不惜代價地把鍋爐停下來清除水垢。

與硬水相比，人們把含有極小量或不含有鈣和鎂鹽的水稱為軟水。軟水對人們生活和工農業生產都是十分重要的，而且是必需的和不可代替的。

水質分類：
依據水的一些物理、化學和生物指標，可以將水分成若干類，對於不同的工、農業生產需求，就要限定一定級別的水，這些主要指標包括：
(1)物理指標;
(2)化學指標;
(3)生物指標。

冰的分類：
根據壓力和溫度的不同，冰可以劃分為6個亞種。其中，有的冰亞種比水輕，它們在融化時體積減小;有的冰亞種則比水重，它們融化時體積增大。在溫度為-173℃ '壓力為6~8✕10-3g/cm3下，竟然有密度為2.3g/cm3的冰亞種，這同片麻岩的密度大體一致。但一般而論，冰的密度與水相近或略小。

科學家們對地球上的冰進行高壓處理後，發現冰有7種結晶體，分別是冰Ⅷ、冰Ⅶ、冰VI 、冰V 、冰IV 、冰Ⅲ 和冰Ⅱ。當溫度為1000K時，在一個標準大氣壓(101 kPa)下，冰Ⅶ的密度是1.5g/cm3 。這種冰若壓力增大，熔點也升高。當壓力增到39000個大氣壓時，熔點可高達192℃。在這樣的溫度下，普通的水早就化為水蒸氣了，但冰Ⅶ還是"我依然不變"，人們稱它為"過熱冰"。

美國發射的"旅行者"宇宙飛船發現，在木星和土星的幾個冰衛星上都有冰Ⅶ、冰VI 、冰V 、冰Ⅱ 。科學家們還發現，在冰衛星的冰山口裡'冰和冰砂的混合物，像岩漿一樣從冰山口源源不斷地湧出。

按其他方式分類的水：
水還有許許多多其他的分類方法，例如，從相變的角度可以將水分為固態水(冰)、液體水和氣體水(水蒸氣)；按水在地球上存在的部位，可以將水分為大氣水、地表水、土壤水、植物水、地下水等，這些水體形式的轉化是近年來水文科學研究的重要方向之一。自然界中的水千姿百態，又錯綜複雜。

磁化水；此外，在自然界還有一些特異的水。在一定的流速下通過強磁場的水稱作磁化水，這種水可用來清除水垢，如用來灌溉農作物可加快作物生長。近年來研究說明，這種水對人體循環系統、消化系統有益處。

磁水；如果把顆粒直徑為微米級的鐵氧體磁粉，在皂化劑的作用下溶解在普通水中，這種水稱為磁水。磁水的密度比水大，浮力也很大，甚至鎢球都可在磁水中浮動。

銀質水；在工業和日常生活中還有一種銀質水。古代，波斯國王遠征時，就把水儲存在銀器裡;古印度人曾把燒紅的銀浸在水裡，他們這樣做是為了消毒，消除水中致病的微生物。現在銀質水廣泛應用於國內外，如裝製黃油罐頭、人造奶油、蛋乳、牛奶、混合藥水、礦泉水和果汁;銀質水還被用於醫療衛生，諸如醫治胃腸疾病、潰瘍病的發炎和化膜過程、膽囊炎、眼疾、鼻咽炎、燒傷等等。

水在地球上的分布，地球表層水體構成了水圈，包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、積雪、地下水和大氣中的水。由於注入海洋的水帶有一定的鹽分， 加上常年的積累和蒸發作用，海和大洋裏的水都是鹹水，不能被直接飲用。某些湖泊的水也是含鹽水。世界上最大的水體是太平洋。北美的五大湖是最大的淡水水系。歐亞大陸上的裏海是最大的鹹水湖。

地球上水的體積大約有1360000000立方公里，當中海洋佔了1320000000立方公里(或97.1%)。
冰川和冰蓋佔了25000000立方公里(或1.8%)。
地下水佔了13000000立方公里(或者1.0%)。
湖泊，內陸海，和河的淡水佔了250000立方公里(或0.0018%)。
大氣中的水蒸氣在任何已知的時候都佔了13000立方公里(或0.0001%)。

水的地理意義                
水是一種重要的自然資源，它提供人們日常生活用水和工農業生產用水。

水的導熱性質
水的氫鍵使水成為特優的吸熱能力，水將大部份所吸收的熱，用來打斷氫鍵，因此不會增加液體的溫度，而水的比熱容在25℃時，大約是4200J kg-1 K-1，比其它液體普遍較高。因為有此項特質，生活在水中的有機體能得到水的保護，而不會因空氣中溫度的急遽變化而有致命的危險。

水對氣候的影響
水對氣候具有調節作用。大氣中的水氣能阻擋地球輻射量的60%，保護地球不致冷卻。海洋和陸地水體在夏季能吸收和積累熱量，使氣溫不致過高；在冬季則能緩慢地釋放熱量，使氣溫不致過低。

海洋和地表中的水蒸發到天空中形成了雲，雲中的水通過降水落下來變成雨，零度以下則變成雪。落於地表上的水滲入地下形成地下水；地下水又從地層里冒出來，形成泉水，經過小溪、江河匯入大海。形成一個水循環。
雨雪等降水活動對氣候形成重要的影響。在溫帶季風性氣候中，季風帶來了豐富的水氣，形成明顯的乾濕兩季。
此外，在自然界中，由於不同的氣候條件，水還會以冰雹、霧、露水、霜等形態出現並影響氣候和人類的活動。

水對地貌的影響
地球表面有71%被水覆蓋，從空中來看，地球是個藍色的星球。水侵蝕岩石土壤，沖淤河道，夾帶泥沙，營造平原，改變地表形態。

水對生物的影響
有學說認為，地球上的生命最初是在水中出現的。水是所有生物體的重要組成部分。人體中水佔70%；而水母中98%都是水。水中生活著大量的水生植被等水生生物。

水有利於部分生物化學反應的進行，如動物的消化作用及植物的光合作用。在生物體內還起到運輸物質的作用，如血液中的血漿絕大部分都是水，有助於體內傳輸營養及氧。由於水可以透過蒸發而降低溫度，因此水對於維持生物體溫度的穩定起很大作用，如動物的汗液及植物的蒸騰作用。

水資源淡水短缺問題與對策
地球上水總儲量約為1.36x1018m3，但除去海洋等鹹水資源外，只有2.5%為淡水。淡水又主要以冰川和深層地下水的形式存在，河流和湖泊中的淡水僅佔世界總淡水的0.3%。

世界氣象組織於1996年初指出：缺水是全世界城市面臨的首要問題，估計到2050年，全球有46％的城市人口將面臨著缺水問題。對於水資源稀少的地區來說，水已經超出生活資源的範圍，而成為戰略資源，由於水資源的稀有性，水戰爭爆發的可能性越來越高。
為了讓全世界都關心淡水資源短缺的問題，第47屆聯合國大會決定將每年3月22日定為世界水日。

早期人們會抽取使用地下水，然而使用地下水會造成地層下陷並破壞地底結構，造成無法回復的永久性破壞，亦有可能阻斷地下水，在許多地方人們禁止使用地下水，以避免各種永久性的損害。 海水淡化是其一種對策，但由於耗用能量過高及成本過高，多數海水淡化廠在建成後不久就因資金不足被迫關閉。在杜拜這個乾旱但富裕地方，則利用這個方法取得淡水。

淡水水資源重要性
水是地球上的任何生物、生命體的必需物質，缺水的土壤便無法孕育生物，淡水更是灌溉與孕育陸地生物的必要元素，淡水的來源、節約、儲存、利用是全球的重要議題。
淡水水資源的主要來源；雨水、雪水、河水、海水淡化。

水資源節約議題
生物的生活與水資源息息相關，然而在水資源的節約上，有很多的議題，例如廢水的回收與再使用、都市污水處理系統、雨水收集使用、各式省水器具(省水馬桶等)。
水資源對於生物如此重要，水資源的節約是全球相當重要性的議題。

水資源儲存與利用
河流與湖泊的水庫儲存。
汙水回收淨化後儲存。
雨水的收集儲存。
海水淡化後儲存。
水資源的儲水、供水、分配和調節亦是全球的重要議題。

水資源利用；水資源利用可用在各種地方事物上，諸如；
農業用水，各種灌溉用水，動、植物用水。
工業用水，輕工業、重工業、機械工業、高科技產業、能源產業皆須使用水資源。
都市用水、村落用水，生物都需要水分，人類的生活亦須使用水。
觀光用水，美麗的風景和觀光區，皆需要使用水分。
沙漠灌溉用水，沙漠化是全球重要且困難的議題，沙漠化的原因在於水分的流失或缺少，因此要解決沙漠化問題，必須要有相當充足的水分灌溉並維持住水分。

造水
水對生命是這麼的重要，人類嘗試著根據水的基本特性以物理、科學、化學、能量……等各種方式來造水以增加水資源。
據報導，太陽能模擬自然造水機已經問世。

水文化
水在科學、哲學、宗教、文學、美術、體育、神話等中都有所體現。

水的利用
水是人類生活的重要資源，特別是農業需要大量水進行灌溉，人類文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水邊建立，以解決灌溉、飲用和排污問題。在人類日常生活中，水在飲用、清潔、洗滌等方面的作用不可或缺。

隨著科學技術的發展，人們興修水利，與水澇害和洪水等自然災害作鬥爭。因此形成了一些專門與水有關的研究領域，如水力學，水文科學，水處理等，甚而產生了以水為生的產業水產業。

工業生產和化工生產大量使用這種廉價的原料。但未經處理的廢水的任意排放就會造成水污染。為了解決這一問題，污水的處理就變得十分必要。

而在家居上，大多數家庭的自來水均安裝淨水產品，這類型的器材，有效地將水質改善，包括將水污染解決。

水溶液
水可以用來溶解很多種物質，是很好的無機溶劑，用水作溶劑的溶液，即稱為水溶液。用"aq"作為記號，如「HCl(aq)」。

當物質溶解於水時，離子化合物在水中發生電離，以離子態存在，這樣的溶液一般是透明的。當分子溶於水時，有些可以與水發生反應，形成新物質，這些新物質溶解於水中，或者這些分子直接填補水分子間的空隙。這些分子、離子等都是溶質。特別需要注意的是，如果不作特殊說明，「xx溶液」，指的就是"xx"的水溶液。任何含有水的溶液，都必須稱為「xx的水溶液」，即不管溶質於水的比例，只要有水存在，都應該把水當作溶劑。

對於大部分物質，它們能在水中溶解的質量是有限度的。這種限度叫做溶解度。有些物質可以和水以任意比例互溶，如「乙醇」，但絕大多數物質在達到溶解度時，就不再溶解。會形成沉澱或者放出氣體，這種現象叫做析出。

還有一種特殊的狀態，叫做膠體。膠體中，粒子的大小在100nm左右，由於電荷的作用不沉澱，懸浮在溶液中。牛奶是一種常見的膠體。

由於被溶解物質（稱作溶質）的顆粒大小和溶解度不同，水溶液的透明度會有所不同，較透明的稱作真溶液，較混濁的稱作膠態溶液（又稱假溶液），有些膠態溶液還會進一步在底部形成沉澱，成為沉澱膠態溶液。

古代文明觀中的水
在文明的早期，人們開始探討世界各種事物的組成或者分類，水在其中扮演了重要角色。古代西方提出的四元素說中就有水；佛教中的四大也有水；中國古代的五行學說中水代表了所有的液體，以及具有流動、潤濕、陰柔性質的事物。

《老子·道德經》第八章以水比喻最高的道德標準：「上善若水。水善利萬物而不爭，處眾人之所惡，故幾於道。」水滋潤大地萬物，卻不爭奪顯赫的位置，處於大眾討厭的位置，去充滿低洼之地，所以就接近於道了。第七十八章又說：「天下柔弱莫過於水，而攻堅強者莫之能勝，以其無以易之。」指出柔弱勝剛強的道理。

水崇拜
在從前，古人對於水兼有養育與毀滅能力、不可捉摸的性情，產生了又愛又怕的感情，而導致了水崇拜的出現。通過賦予水以神的靈性，祈禱水給人類帶來豐收和幸福。

中國傳統上的龍王就是對水的神格化。凡有水域水源處皆有龍王，龍王廟、堂遍及全國各地。祭龍王祈雨是中國傳統的信仰習俗。

水污染議題
污染的水若被生物飲用或灌溉，會嚴重的損害生物的健康，造成生物體被破壞、衰弱、生成疾病，嚴重者即失去生命。換言之，生物若飲用潔淨的水，可保持健康、促進循環。因此避免水污染在全球是個重要的議題。