钱江晚报·小时新闻采访人员 陈素萍
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图片来源:视觉中国
转眼,一周又要过去了 。但即将过去的3月22日至28日这一星期,可是有“名字”的:第三十四届“中国水周” 。同时,3月22日,本周一还是第二十九届“世界水日” 。
在日常生活中,水是再普通不过的物质了 。但熟悉的东西,人们却未必真正地了解 。
上周日,我们钱报“成长营”开展了一次线下活动 。由钱江晚报、浙江同济科技职业学院、中国水利博物馆联合发起,22组亲子家庭走进中国水利博物馆,参加了主题为“树节水意识,学水利知识”世界水日活动 。
活动中,家长和孩子们参加了“亲水课堂”、中国水利发展史、水质监测实验、节水普法知识竞答四个子活动,以这样的方式认识水 。白马湖小学一年级的何弈璁说:“我学到了地球上有71%都是水,但淡水很少,所以我们要节约用水 。”
小水滴,大世界!今天,结合这次线下活动,我们邀请了活动合作方全国水利职业教育示范院校、全国文明单位浙江同济科技职业学院的曾洪学老师、张晨辰老师和顾鹤南博士,结合他们在教学中对水资源、水环境、水文化以及水利工程的深入研究,一起来聊聊关于水的那些事儿 。
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一滴水至少由21个水分子组成
初中化学课上,老师们讲过,水分子由两个氢原子和一个氧原子构成 。听上去,水的分子结构似乎很简单 。可要在显微镜下真正看到水分子的结构,并非易事 。
在化学元素周期表上排第一的氢,它的质量和尺寸都非常小,就像是一个“隐形”的原子一样,想在显微镜下捕捉到它并为其成像非常困难 。
“水的结构如何”,曾被《科学》杂志列为本世纪125个最具挑战性的科学问题之一 。现在,科学团队已经可以在实验室里观测并拍摄到单个水分子的内部结构,能够看到氢原子和氧原子在水分子里是如何排列的 。
我们的世界充斥着从“量变到质变”涌现出的特性 。古希腊哲学家欧布里德在公元前4世纪提出了一个沙堆悖论:如果有一堆沙土,拿走一粒沙子,剩余的还是一堆沙土;可是如果一直不停地拿走,到最后只剩下一粒沙子时,它还是一堆沙土吗?
同样的问题也可以用来追问我们的生命之源——水 。一滴水大约为0.05毫升,约10万亿亿个水分子 。半滴水0.025毫升,5万亿亿个水分子 。那么,半滴水还算一个水滴么?如果半滴水算,那半滴水的半滴呢?如此细分下去,终点将是一个水分子 。那么,一个水分子能算是一滴水么?如果不算,那最少要多少个水分子才可称为一滴水?
2020年12月,发表在英国皇家化学会旗舰期刊《化学科学》上的一项研究,报告了答案:米兰理工大学的科学家发现,21个水分子组成的分子团,与宏观的一滴水的光谱基本吻合 。也就是说,最少需要21个水分子才可以组成一滴水 。
21个水分子组成的纳米尺度下的一滴水,在一定程度上具备宏观上一杯水的特征 。
从极小到极大,现代科学关注自然各个尺度的现象 。一方面,科学家不断将研究目标缩小,小到原子核内部的质子、夸克;另一方面,也不断将研究目标放大,大到整个星系、宇宙 。而在这小和大的中间,存在许多跨尺度的有趣现象 。
线下活动中,我们带领小朋友们进行了水质监测实验,小朋友们和实验员一起完成了pH、矿物质、余氯等水质指标的监测,通过亲手参与实验学习判断河流水质健康的方法 。
对未知世界的强烈好奇,推动着科研领域不断探索新知 。希望同学们把好奇的种子更多地播撒进心田,等待以后发芽结果 。
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地球不缺水,但是人类很缺水
1993年1月18日第四十七届联合国大会作出决议,确定每年的3月22日为“世界水日” 。
为什么要节约用水?水是一切生命赖以生存的重要资源,但是,一泓清水,用之不觉、失之难存 。
地球表面有百分之七十一的面积被水所覆盖,是一个名副其实的“水球” 。但在全球水资源中,人类真正能够利用的淡水量,仅占地球总水量的百分之零点二六 。同时,水资源是受全球气候变化影响最直接和最重要的领域 。全球变暖将使地球上数十亿人口面临水和食物短缺 。
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