התכונות הכימיות של המים מאפשרות להם להיותממס לתרכובות רבות בטבע, ובהתאם לכך המים בטבע הםתמיסה העשויה ממים שבהם מומסיםמינרלים שונים.[2]מים מזוקקים הם תרכובת טהורה של מים, שאין בהם מומס. הם מתקבלים מעיבוי של אדי מים במערכת סגורה.
תמיסה היא מצב שבו אטומים ומולקולות מתחברים למים לפי הקוטביות שלהם, אבל שומרים על תכונותיהם. אפשר להפריד את המומס על-ידי אידוי.תרחיף הוא מצב שבו חלקיקי חומר, (קולואידים) מרחפים במים אך לא יוצרים תמיסה. תרכובת היא תהליך של תגובה כימית בין המים למומס, ומתקבלת תרכובת חדשה שתכונותיה שונים מהמים או מהמומס. תרכובת היא תמיד תהליך הקשור במעברי אנרגיה.[3]
כמו בכל נוזל, מעבר ממצב צבירה למשנהו מותנה בשלושה פרמטרים: לחץ, טמפרטורה ונפח. כאשר הנפח קבוע, ישתנה מצב הצבירה בהתאם ללחץ והטמפרטורה. (לכן בסיר לחץ שבו הנפח קבוע והלחץ 1.2 אטמ".[דרושה הבהרה] תהיה הרתיחה ב-120 מעלות). לכל חומר טמפרטורה קריטית, למעבר מגז לנוזל ומנוזל למוצק. הטמפרטורה הקריטית של מים היא 374 מעלות, מעל טמפרטורה זו לא ניתן לעבות מים לנוזל,הלחץ הקריטי של מים הוא 218 אטמוספירות. כלומר בכל טמפרטורה מעל לחץ זה, לא ניתן להבחין בין נוזל וגז. כך - בגובה רב מעל פני הים של כדור הארץ (למשל בפסגות ההימלאיה) יכולה טמפרטורת הרתיחה לרדת עד 70 מעלות צלזיוס, ועל פנימאדים, שם הלחץ האטמוספירי הוא רק אחוז אחד מזה ששורר על פני כדור הארץ, טמפרטורת הרתיחה היא 4 מעלות.[5]
נקודתהתגרענות היא המקום שבו מתחילים מים להתגבש לקרח (נקודת התגבשות) או המקום שבו מים מתחילים לרתוח (נקודת רתיחה).[6]מים מזוקקים בלחץ שלילי (ואקום) ירתחו בטמפרטורה של 7 מעלות צלזיוס בלבד. בהיעדרנקודת התגרענות עשויים המים להישאר במצב נוזלי עד טמפרטורות נמוכות בהרבה.[7] בלחץ שלילי גבוה ניתן לקרר אותם עד ל־38מעלות צלזיוס מתחת לאפס עד שיעברו למצב מוצק. המים יכולים להישאר במצב נוזלי בצורת טיפות זעירות עד לטמפרטורה נמוכה עוד יותר (כ-°C= -41).
האנומליה של המים[9] – בטמפרטורות שבין ארבע לאפסמעלות צלזיוס מתפשטים המים בקירור, בשונה מרוב החומרים האחרים. כך קורה שהמים במצבם המוצק (קרח) צפופים פחות מהמים במצבם הנוזל. לתכונה זו חשיבות רבה בכדור הארץ: בגללה צף הקרח על המים במקום לשקוע בתוכם (ראוקרחון), והיא זו שמאפשרת לאוקיינוסים לקפוא רק בשכבתם העליונה ולאפשר המשך קיום חיים תת-מימיים במים העמוקים יותר.[10] האנומליה של המים מתבטאת גם בתכונות ההמסה והתגובות הכימיות הייחודיות למים.
המים משמשים כממס אוניברסלי של חומרים קוטביים ויוניים.
בעזרת תכונותחומציות-בסיסיות שלהם (+2H2O → OH-+ H3O) ובעזרת יונים המומסים בהם, מאפשרים המיםהולכת חשמל.מים מזוקקים אינם מוליכים חשמל בצורה טובה היות שקבועשיווי המשקל של התפרקות המים לחומצה ובסיס נמוך בהם (בערך 10-14).
למים ישחום סגולי גבוה מאוד, המגיע (בנוזל, בתנאים סטנדרטיים) לכ-4,186ג'אול לקילוגרם למעלת צלזיוס. החום הסגולי של המים במצב צבירה מוצק (קרח, בטמפרטורה 0 מעלות צלזיוס) הוא כ-2,060 ג'אול לקילוגרם למעלת צלזיוס ובמצבגז, החום הסגולי נמוך אף יותר.
המים נראים שקופים בלחץ נמוך, אך בלחץ גבוה המים כחולים (לכן תמונות שצולמו במים עמוקים וחשוכים יחסית עדיין נראים כחולים)
מולקולת המים בנויה משני אטומי מימן ואטום אחד של חמצן. המרחק בין אטומי המימן לאטום החמצן הוא 0.957854אנגסטרום. אטומי המימן מוסחים מאטום המימן בזווית של 104.45 מעלות (ראו בתמונה שבתבנית בראש הערך).
המים הםתרכובת אי-אורגניתקוטבית. רוב השדה החשמלי השלילי, מיוצר על ידי אטום החמצן, ולכן האלקטרונים נמשכים יותר לאטום החמצן מאשר לאטומי המימן. על כן רוב הזמן (לפי הסבירות) האלקטרונים נמצאים בסמיכות לאטום החמצן, ומסביב לאטומי המימן האלקטרונים סובבים לעיתים רחוקות יחסית. כך נוצר שדה חשמלי שלילי מסביב לאטום החמצן, ושדה חשמלי חיובי מסביב לאטומי המימן. השדה שיוצרים האלקטרונים סביב אטומי H הם שווים בממוצע ל-3.3 חלקי עשר מיליארד משדה חשמלי של אלקטרון נורמלי. לכן שדה חשמלי חיובי (+) סביב אטומי H הוא גדול מאוד, בממוצע 99.999999967% משדה חשמלי של פרוטון רגיל. אפשר לומר, אם כן, שאטום O הוא יון שלילי 2 - (כמעט) ואטומי H הם בעצם יונים של 1+ (כמעט). לפיכך, כשמולקולת מים תתקרב עם הפינה של אטום O (שבו יש מטען שלילי) לפינה של מולקולה אחרת לאטום H (שבו יש מטען חיובי), יימשכו שתיהן אחת לשנייה.
בגבישי קרח, כל מולקולת מים מושכת אליה 4 מולקולות שכנות (שני אטומי H של המולקולה נמשכים לשני אטומי O של המולקולות השכנות, ואטום O של המולקולה נמשך לשני אטומי H של שתי מולקולות שכנות).
המרחקים בין אטומי H לאטומי O במים בנוזל ובמוצק שונים מהמרחקים בגז. הסיבה לכך היא שבמוצק ובנוזל (בניגוד לגז) המולקולות נמשכות אחת לשנייה, ולכן "נמתחות", ובגז אין משיכה ולכן המרחקים מתקצרים מעט (המרחק בין אטום H לאטום O הוא 0.95718 אנגסטרום בגז, ו-0.95784 אנגסטרום במוצק ובנוזל).
מסיסות היא תכונה של פיזור של תרכובת בתוך נוזל, לייצורתמיסה הומוגנית. מים הם ממס לחומרים שהמולקולות שלהם מתפזרות בתוך המים מבלי לשקוע. החומר המומס יכול להתפרק ליונים (למשל מלח (NaCl)) או מולקולות קוטביות שאינן יונים (כמו סוכר). כאשר כמות המומס עולה על נקודת המסיסות שלו הואמתגבש. ככל שהטמפרטורה עולה המסיסות גוברת.
מסיסות נחשבת לתכונה פיזיקלית כיוון שהמרכיבים שומרים על תכונותיהם. תרכובות נוצרות בתהליך כימי.[11]
כוחות דחייה ומשיכה בין מולקולות קוטביות (מים). המבנה התלת - ממדי שנוצר משפיע על תכונות המים כממס ועל כוחות הקוהזיה והאדהזיה שלהם (חץ שחור =דחייה, וירוק=משיכה.)
ההרכב הכימי של מים (H2O) יוצר מולקולה שיש לה קוטב חיובי וקוטב שלילי, הנובע מחלוקת המטענים של אטומי המימן והחמצן. כך נוצר מבנה המבוסס עלקשרי מימן בין המולקולות שלו. קשר נוסף בין מולקולות הנושאות מטענים קוטביים הואקשר ואן דר ואלס. שבו שתי מולקולות נמשכות זו לזו בקשר אלקטרוסטטי. קשר זה חלש יותר מקשר מימני, אבל בהינתן שיש קשרים רבים כאלה בין מולקולות (כמוDNA וקולואידים) התאחיזה חזקה. חומרים היכולים לייצר קשרי מימן או ואן דר ואלס עם מים הםהידרופילים, בעוד חומרים הדוחים קשרים אלה בדרך כלל ההידרופוביים
שטח הפנים של חומר נובע מהכח הבין-מולקולרי של החומר עצמו, הנקראקוהזיה במגע עם שטח פנים של חומר אחר, (בדרך כלל מוצק) נוצר כוח משיכה בין פני השטח של שני החומרים הנקראאדהזיה. ככל שהאדהזיה חזקה מהקוהזיה, ייווצר משטח של הנוזל על פני המוצק, מצב הנקראהידרופילי. ככל שכוחות הקוהזיה חזקים יותר מהאדהזיה תיווצר טיפה כדורית על פני השטח, והשטח יוגדר כהידרופובי. חומר יכול להיות הידרופילי אבל גם קשה - תמס (נמס בקושי) כמו עמילן. לכן יש להתייחס למסיסות כתכונה נפרדת מהידרופיליות.
היתוש איננו שוקע במים, כיוון שלרגליו תכונות הידרופוביות, והממברנה של מתח הפנים מחזיקה אותו מעל למים.
המילה "הידרופובי" מגיעה מיוונית: $ὕδωρ$ (הידרו) – מים, ו - $\phiόβος$ (פובוס) – פחד.
חומרים הידרופוביים הם חומרים שאינם מסיסים במים או כאלה שיוצרים גבול ברור כשהם נמצאים במים (דוגמה: שמן), מים נוטים להתקבץ למבנה כדורי כדי למזער את שטח המגע שלהם עם מוצק הידרופובי.[13]
בנוזלים שלהם קוהזיה גבוהה ביחס לגז המשיק להם (כמו אוויר), נוצרת שכבה שמהווה ממברנה הנצמדת לנוזל. כאשר המגע עם מוצק הופךמתח הפנים לכוח משיכה בין המוצק לנוזל, הנקרא אדהזיה.[14]משטח (surfactant) הוא חומר פעיל – שטח המוריד את מתח הפנים שבין מוצק לנוזל או גז, ולכן מגדיל את האדהזיה וההידרופיליות. משמש בעיקר לריסוס לקבלת משטח מגע אחיד בין העלה לחומר המרוסס.[15]חומר מתחלב (emulsifier) גורם לחומר הידרופובי, להתפזר בתוך מים תוך יצירת בועות זעירות הנקראות מיצלות.[16] נוזלים נבדלים ביניהם לפי חוק ניוטון לזרימה דינמית: (כאשר מתח פנים טאו) שווה למקדם הצמיגות (מיו) כפול העבודה (W) חלקי השינוי בשטח הפנים (dv\dy).
קוהזיה היא הכוח הקושר בין מולקולות הנוזל. הכוחות בנוזליםהידרופוביים הם כוחות בין-מולקולריים הנקראים כוחות ואן-דר-ואלס, המבוססים על משיכה הדדית בין מולקולרית של מטען חשמלי חיובי למטען שלילי. בנוזלים הידרופוביים (כמו שמן) הכוחות הם בעיקרכוחות ואן - דר - ואלס וכוחות התלכיד (מיצלות).[17]
. מתח פנים gamma שווה לעבודה W חלקי השינוי בשטח הפנים (Delta A)
אדהזיה היא כוח המשיכה הפועל בין מולקולות שונות בדרך כלל ביןנוזל לבין משטח מוצק (כגון דופן של צינור, זכוכית, או בד).
השפעת מתחלב: עלה הידרופובי הופך להידרופילי. טרמיט (schedorhinotermes.sp) נצמד לעלה של לימון שהורטב בחומר מתחלב. האדהזיה מצמידה את כנפי הטרמיט לעלה והעלה הופך הידרופילי.[18]
חומר המגדיל את האדהזיה בין מים לשמן נקראחומר מתחלב, (אמולסיפייר) שיוצר בועות זעירות של השמן בתוך המים (מיצלות).כאשר הנוזל הוא מים חומרים שבהם האדהזיה חזקה מהקוהזיה של המים נקראיםהידרופיליים וכאשר במגע עם מים הקוהזיה שלהם חזקה מהאדהזיה הם הידרופוביים[19]
כאשר טובלים צינורית זכוכית דקה במים, המים יעלו בצינורית, כתוצאה ממשיכת האדהזיה בין המים לזכוכית. בחומר הידרופובי יהיה ה כח הקוהזי חזק מהאדהזי, הנוזל יידחה את הזכוכית, פני הנוזל יהיה קמורים והוא ישקע בצינורית.
המבנה הקוטבי (פאראמגנטי) של המים נוטה לייצר קשריםיוניים עם יסודות ותרכובות על-ידי פירוק לפרוטון+H והידרוקסיל [-OH]. פירוק חופשי זה קובע גם אתpH של המים.
במצב זה בנוכחות מלח או מומס שבו קשרים של העברת אלקטרון מאטום לאטום (קו - וולנטיים) הם יהפכו ליונים, ויגיבו תמיד עם יונים נגדיים. (אלקטרוליטים)
חימצון הוא תהליך שבו אטום מוסר אלקטרון לאטום (או מולקולה). חיזור הוא קבלת אלקטרון. (פרוטון הוא חיובי ואלקטרון שלילי). הנטייה למסור או לקבל אלקטרונים היא כוח הדחייה של יסודות ונקראת השורה האלקטרומוטיבית, ומאפיינת מתכות - שמתחמצנות, ואל מתכות שמחמצנות.
בתהליכיחימצון חיזור ודחייה, כמו תגובה של מתכת פעילה (נתרן) יתחמצן הנתרן וההידרקסיל יתפרק תוך שחרור מימן חופשי. בתהליך אקסוטרמי (משחרר אנרגיה). המים משמשים כגורם מתווך בין המתכות לאלמתכות.
מים מזוקקים אינם מעבירים זרם חשמלי, אבל הוספת מומס שמתפרק ליונים מאפשרמוליכות חשמלית טובה. ההולכה נובעת מפירוק המים ליונים חיוביים ושליליים. בנוכחות יונים של מומס. (למשלמלח,חומצה אובסיס).
העברתזרם ישר במים המכילים יונים (אלקטרוליטים) גורמת לתהליך כימי של פירוק המים לחמצן ומימן הנקראאלקטרוליזה
היא תהליך של פירוק המים לחמצן ומימן על-ידי העברת זרם דרך אלקטרודה חיובית (קתודה) ושלילית (אנודה). היונים החיוביים של המימן מקבלים אלקטרון בקטודה השלילית (חימצון) וההידרוכסיל משחרר חמצן באנודה החיובית. תהליך (חיזור) המתבטא בהעברת אלקטרונים מהחמצן שבהידרוקסיד ומסירת אלקטרון לפרוטון (חימצון) כתוצאה מכך משתחרר חמצן באנודה ומימן בקטודה. כך ניתן להפיק מימן וחמצן ממים, תוך השקעת אנרגיה.[20]
ליפוזום במים: ממברנה העשויה משכבה הידרופילית (הזנבות) ושכבה הידרופובית (עיגול אדם). נוצרת ממברנה המקיפה את האורגנלים בתוך התא. מבנה זה בסיסי מאפשר יצירת אורגנלים בווירוסים, חיידקים ובעלי חיים.[21]
שלוש תכונות אלה הן הבסיס לקיום תהליכים ביוכימיים, יצירת תרכובות מורכבות ופעילות של אנזימים שמכוונים תהליכים ומאפשרים בניית אורגנלים ותאים. יצירה שלממברנות על-ידי שילוב של חומרים הידרופילים והידרופובים (מים ושמן) מאפשרת יצירת גופיפים (אורגנלים) היוצרים את מרכיבי התא.
ממברנות ביולוגיות מרכיבות את כל התאים החיים, מחיידקים ווירוסים ועד בעלי חיים וצמחים. הן מהוות את השלד התוך תאי ואת העטיפה של האברונים המרכיבים את התא ומאפשרים קיום כל התהליכים הנחוצים לחיים (כמו ליפוזומים,ריבוזומים,ליזוזומיםמיטוכונדריה ועוד). הן מורכבות משילוב של מולקולה שחציה הידרופילית וחציה הידרופובית, הממברנות התוך תאיות מבוססות על שתי שכבות הצמודות בכוח קשרי מימן בשכבות הפנימיות ההידרופיליות, ושכבות הידרופוביות בשכבה החיצוניות, ויוצרות בידוד בין תוכן הבועה לסביבה. בתוך הממברנה משולבים חומרים המאפשרים חדירותסלקטיבית של מולקולות קטנות כמו יוני נתרן ואשלגן, וכך נוצר שיווי משקלאוסמוטי בין התא לסביבה. ובנוסף מערכות של חדירות אקטיבית למולקולות ספציפיות (חדירות המחייבת פעילות אקטיבית והשקעת אנרגיה כנגד מפל הריכוזים) ייחודית למולקולות כמו סוכרים, חלבונים ושומנים, וכןקולטנים המאפשרים הכרות בין תאית ותגובות ייחודיות לתא.[22]
חומר המתגבש עם מולקולות מים נקראהידרט (Hydrate). זו אינה תרכובת עם מים שכן המים נוטים להשתחרר מהחומר בזמן המסה או התכה. אין להתבלבל עם המושגקרבוהידרט (בתרגום חופשי: הידרט שלפחמן) שתרגומו בעבריתפחמימה המציין משפחה של תרכובות של פחמן, מימן וחמצן שבהן יחס אטומי המימן לחמצן הוא 1:2 בדומה ליחס בתרכובת המים, ומכאן נגזר שמם.
פירוק של מולקולה גדולה לשתי מולקולות קטנות יותר באמצעות תגובה עם מים נקראהידרוליזה (Hydrolysis).
תהליך שבו מולקולות מים נספחות לחומר אחר המומס בהם נקראתהידרציה (Hydration), ובעברית:מיוּם. התהליך ההפוך שבו מולקולות מים ניתקות מחומר המומס בהם נקראדהידרציה (Dehydration), ובעברית:אל-מיום.
השם הלועזי של מימן הואהידרוגן (Hydrogen, ביוונית: "יוצר מים"). גם משמו של המימן נגזרים מונחים כימיים רבים:הידרוגנציה,הידריד ועוד.
המים הם חומר חיוני לקיומן של כל צורות החיים הידועות. בעלי החיים והצמחים זקוקים למים לצורך קיום מחזור החיים שלהם. עובדה זו מתקשרת באופן ישיר לכך שהמים נפוצים בכדור הארץ, שכן היותו של כדור הארץ מקורם של כל החיים הידועים, תואם את היותם של המים תנאי הכרחי לחיים אלו.
המים מהווים את רוב המסה של רוב היצורים החיים, וממלאים תפקידים רבים בגופם. התפקידים העיקריים הם שימוש כנוזל תוך-תאי (ציטופלזמה) וכמרכיבו העיקרי של הדם, אך המים נחוצים גם לתפקידים משניים רבים אחרים, כגון ניקוי הגוף,הזעה והלחתה. כל תא חי זקוק לכמות מסוימת של מים כדי להתקיים.יצורים מסוימים מפיקים את הגזים הנחוצים לנשימתם (חמצן אופחמן דו-חמצני) מתוך המים.זימי הדגים הם האיבר הידוע ביותר המשמש להפקת גזי נשימה מומסים במים.
מלבד השימושים הפנים-גופניים עושים יצורים שונים שימוש במים למטרות חוץ-גופניות שונות. הדוגמה העיקרית לשימוש זה היא משמעות המים כסביבת חיים עבור החיים הימיים:דגים,צמחי מים וכו'. דוגמאות אחרות הן השימוש במים כסביבה להטלת ביצים, כמקורמזון וכחיץ כנגד טורפים.את המים משיגים היצורים החיים באופנים שונים. בעלי החיים סופגים מים בגופם בעיקר באמצעותשתייה, בעוד הצמחים יונקים את רוב מימיהם בעזרתשורשיהם.
המים דרושים ליצורים חיים בכמויות מסוימות, ובאיכות מסוימת. איכות זו נקבעת על-פי החומרים המומסים במים: אומנם החיים דורשים כמויות משתנות של חומרים מומסים (כדוגמת מינרלים), אך מרבית החומרים המומסים במים (או חומרים רצויים בכמויות לא רצויות) הופכים את המים לבלתי שמישים או אפילו רעילים.שינוי באיכות המים שפוגע בשימוש מסוים שלהם (לדוגמה – שתייה), אינו פוגע בהכרח בשימושים אפשריים אחרים (לדוגמה – הטלת ביצים).
הדוגמה הבולטת ביותר למים שאינם שמישים ללא טיפול מיוחד, הם מי האוקיינוסים והימים המלוחים, אותם מסוגלים לשתות רק יצורי-מים מזנים מסוימים. סוגים אחרים של מים שאינם שמישים הםמים שזוהמו על ידי התעשייה.
המים משמשים את האדם למגוון רחב של פעולות, ביניהן:שתייה,ניקיון,בישול,השקיה,קירור וחימום,המסה,שיט, הפקתאנרגיה הידרואלקטרית,שחייה,רחצה,צלילה,דיג וכיבוי אש. פעולות אלו מחולקות לצריכה ביתית (ברובה שתייה,היגיינה ובישול), שימושחקלאי (ברובו השקיה ומי שתייה עבור חיות מבויתות), שימוש תעשייתי (ניקוז, קירור, המסה ועוד), שימוש עירוני (ברובו ניקוז), שימוש למטרות תחבורה (שיִט), שימוש למטרות מחקר ושימוש למטרות פנאי (שיִט, שחייה ועוד).
האדם קולט את המים על ידי שתייה ומזון ופולט אותם על ידי זיעה, הפרשה ונשיפה. השימוש החשוב ביותר במים, אף על פי שלא הגדול ביותר מבחינה כמותית, הוא השתייה. האדם זקוק למים מתוקים (כלומר – ללא אחוזי המלח הגבוהים שבאוקיינוסים), ולכן היה תלוי במים שמקורם במשקעים, ולאחרונה אף בהתפלה. צריכת המים לנפש אינה זהה עבור כל בני האדם, ותלויה במאפיינים אנושיים רבים, בשיטות ייצור, ברמת חיים וכן הלאה.
בזכות השימושים הרבים למים, קיימת השפעה הדדית הדוקה בין המים לבין תחומי הדמוגרפיה והכלכלה. קיומם של מים מתוקים לשתייה ולהשקיה כמו סמיכות לאזורי דיג וגישה לנתיבי תחבורה ימיים, עשוי להשפיע על נטיות ההתיישבות האנושיות. לרוב מעדיפים בני אדם להתיישב בסמוך למקור מים מתוקים ובעל נגישות לשטחי מים מלוחים, אם כי התפתחויות טכנולוגיות שונות (לדוגמה: שיפורים חקלאיים, פיתוח טכנולוגיות תחבורה וכדומה) משנות נטיות אלו.
צורות ההתיישבות מחד וניצול המים מאידך משנים את מצב המים. מלבד השינויים הברורים מאליהם (לדוגמה: שתייה גורמת למעבר מים לתוך גוף האדם), קיימים שינויים רבים ומורכבים בזמינות המים. לדוגמה, הקמתסכר על פני נהר עשויה להביא להסטת מסלולו. השפעות הדדיות אלו של האדם והמים מביאות לכך שהמים מהווים מרכיב ניכר של הפוליטיקה האנושית, גם אם באופן שאינו גלוי. נושאים כגון זיהום מים ושליטה על מקורות מים הם מכריעים ביותר במאבקי הכוח הפוליטיים השונים.
בעוד שבעולם המערבי אספקת המים היא לרוב מובנת מאליה, לא כך המצב בארצותהעולם השלישי. למיליארדים של בני אדם – רובאוכלוסיית העולם – אין גישה למים נקיים. המחסור החמור במים אינו מאפשר לתושבי אזורים אלו לשתות מספיק ולשמור על היגיינה, דבר שמגביר את התחלואה. אחרים משתמשים במקורות מים מזוהמים, דבר שאף הוא גורם לתחלואה; רוב מוחלט של המקרים של כמה מחלות הנפוצות בעולם השלישי, כגוןמלריה ודיזנטריה, נגרם ממים מזוהמים. בדיונים על מצבן של מדינות העולם השלישי נדחק לעיתים קרובות נושא המים לשוליים אך בעיות רבות הפוקדות המדינות העניות יוכלו להיפתר רק לאחר התייחסות רצינית למשבר המים.
ד"וח של ארגון השימור הבין-לאומי (WWF) מתריע מפני מחסור עתידי במי שתייה גם במדינותהעולם המערבי עקב התייבשות הקרחונים בצפון אירופה ושימושים בזבזניים שונים כגון ייצור מוזל של בגדים, פירות, ירקות ותכשיטים. בלונדון בלבד, דליפות מתשתיות מים ישנות מבזבזות כמות של כ-300בריכות שחייה אולימפיות ביום.[25]
בארץ ישראל, הנעדרת כמעט נהרות, שחלקה הגדול על גבול המדבר, הספקת המים היוותה בה אתגר מאז ומעולם, אך כיום, בזכות הקמת מפעלי התפלת מים, נפתרה בעיית המים של ארץ ישראל והיא אף מספקת מים לשכנתה ירדן, כחלק מהסכמי "השלום" בין המדינות.הרשות הממשלתית למים ולביוב אחראית על ניהול משק המים בישראל ומופקדת על כל הגופים המפיקים מים במדינה. חברת "מקורות", חברת המים הלאומית של ישראל שהוקמה עוד בתקופת המנדט על ידי לוי אשכול, היא רשות הפקת וחלוקת המים הגדולה ביותר בישראל, והיא מפיקה כ-70% מהמים בישראל, וגם אחראית על הולכתם ברמה הארצית, בעיקר באמצעותהמוביל הארצי.[26] תפקידי "מקורות" לפי החוק: "להקים את המפעל הארצי, לנהלו, לספק מים ממנו ולהחזיקו במצב תקין, לשפרו, להרחיבו ולעשות כל פעולה אחרת הדרושה להספקת מים ממנו". כבתחומים רבים, נקטה הממשלה מדיניות הפרטה במשק המים.[27]ב"תזכיר ההתאגדות של חברה מוגבלת במניות", אשר הכריז על הקמתה של חברת מקורות, שהתפרסם ב-31 בינואר 1937, הוגדר תפקידה של חברת המים שעתידה הייתה לקום: "להוציא לפועל ולעשות את כל הדברים הנחוצים, או המתאימים, להשגת מים, אגירתם, מכירתם, מסירתם, הפצתם או המצאתם".[28]על התזכיר היו חתומים תשעת מנהלי החברה הראשונים מהסוכנות היהודית,קק"ל, חברת "ניר" ההסתדרותית, והמרכז החקלאי.בעקבות מצוקת משק המים בישראל הוטל בשנת2009 היטל על צריכת מים –היטל בצורת.
כחלק מהשפעות האדם על המים נוצר צורך של החברה האנושית להניע מים על מנת לשרת את מטרותיהם:
לשאיבה של מים משתמשים בני האדם בכלים שונים על מנת להעלות מים לפני השטח כדי לעשות בהם שימוש;
להובלת מים משתמשים בכלים שונים כגוןצינור,תעלה,אמת מים,מכלית ודלי על מנת לגרום למים לזרום או לעבור מנקודה לנקודה;
לאגירת מים משתמשים באמצעים שונים על מנת לשמור על המים במקום מסוים, ולעשות בהם שימוש מאוחר; למשל:בריכה (מלאכותית),איגום מים (באגמים טבעיים ומלאכותיים),בור מים, החדרה לתת-הקרקע (אקוויפרים) דרךבארות, שימוש בסכרים להחדרת מים לתת-הקרקע ולאיגום,מגדל מים ומכל מים;
הקפאת מים עשויה לשרת מטרות כגון שמירתם והובלתם או אגירה של חומר ברמת חום נמוכה;
המסה של חומרים שונים במים עשויה ליצור תערובות שימושיות כגוןסבון.
כמו כן, עשוי להיות שימוש במים שאינו עוסק בשינוי ישיר שלהם. לדוגמה, ציפה עשויה להועיל לאדם בתחומים רבים, ובעיקר בתחום התחבורה (ברכבים צפים המכוניםכלי שיט ואף באופן ישיר, ללא כלי שיט, כגון שינוע של בולי עץ בנהרות). כמו כן, שיטת צלילה והשקעת עצמים במים (לאו דווקא של בני אדם), חיוניות למטרות שונות כגון מדידת נפח,דיג וכדומה.
האפשרויות להשיג מים, לאגור אותם ולהוביל אותם ממקום למקום הן שקבעו את מיקומם של יישובים, את אופיים, את אורח החיים בהם ואת התפתחותם הכלכלית והתרבותית. עד התקופה הרומית, לפני כאלפיים שנה, היו מרבית היישובים סמוכים למקורות מים כמו מעיינות ונחלים. אספקת המים של יישובים אחרים הייתה תלויה בבורות ובבריכות אגירה של מי גשמים. הצורך במים הביא לפיתוח של מתקנים שונים להשגתם: מתקנים להעברת מים, מתקני אגירה ומתקנים לניצול מי תהום.
אחד המתקנים הקדומים ביותר להעברת מים ממקום למקום הוא התעלה. התעלה נחצבה בקרקע ודופנותיה חוזקו בעזרתאבנים. תעלות גדולות הגיעו לאורך כמה קילומטרים, לרוחב של כשני מטרים ולעומק של קרוב לשלושה מטרים. המים שנאספו לתעלות היו מי שיטפונות או מים ממקורות קבועים כמו מעיינות ונחלים. זרימת המים בתעלות הייתה בכוח הכבידה.
לעיתים קרובות היו מקורות המים של תושבי הערים המבוצרות מחוץ לחומות. כדי להבטיח אספקת מים לעיר גם בעתמלחמה ומצור נחצבו נקרות – דרכי מעבר תת-קרקעיות אל מקורות המים. אחת הנקרות המפורסמות בישראל היאנקבת השילוח, שסיפקה מים לתושביירושלים הקדומה.
עם הגידול באוכלוסיית האדם והתרחבות ההתיישבות עלה הצורך להעביר מים אל יישובים ואל אדמותחקלאיות המרוחקים ממקורות המים. לצורך זה הוקמואמות מים (אקוודוקטים).
מקור השם מתקופת המשנה, אז היה מקובל לחפור תעלות מים ברוחב ובעומקאמה (יחידת מידה קדומה בת 48 ס"מ, 60 ס"מ לפי דעה אחת), ומכאן שמם.[29] אמות המים היו מורכבות מסדרה של תעלות בנויות, פתוחות או סגורות, המונחות על הקרקע או על גביגשרים. מקור המים היה בגובה רב יותר מהיעד שלהם, כדי שיזרמו בכוח הכבידה. לעיתים חצתה האמה רכסי הרים בתוך מנהרות חצובות.
אגם מדיסין הקנדי, אגם מים מתוקים באלברטה,קנדה, המהווה מאגר מים טבעי
חלק ממתקני האגירה בתקופות קדומות היו טבעיים, כמוגבים (בריכות הנוצרות בתוך שקעים בקרקע),אגמים ושטחי הצפה עונתיים. מתקני אגירה אחרים היו בנויים, כמוסכריםבריכות ובורות.
הסכר הוא קיר בנוי באפיק נחל, שעוצר את הזרימה של המים. עצירת הזרימה יוצרת מאגר במעלה הנחל. את המים שנאגרו הובילו בדרך כלל בתעלות למקומות שונים על פי הצורך. סכרים שימשו הן לאגירת מי שתייה והן לאגירת מים להשקיה. שיטת ההשקיה הנפוצה בתקופות קדומות הייתה שיטת ההצפה: מהמאגר הובלו המים אל השדה שחולק לחלקות. לאחר שהציפו חלקה אחת עברו עודפי המים לחלקה נוספת, נמוכה יותר, וכך הלאה.
הבריכות נבנו בדרך כלל סמוך למעיין או בתוואי של זרימת מי שיטפונות. החיסרון העיקרי של אגירה בסכרים או בבריכות פתוחות היההתאדות חלק ניכר מכמות המים במאגר. היו גם בריכות תת-קרקעיות דמויותמנהרות, שהמים בהן נשמרו תקופות ארוכות יותר. אפשר למצוא בריכות כאלה לאורך מדרונות שלואדיות בנגב.
בורות מים היו המאגרים התת-קרקעיים הנפוצים ביותר בארץ. חלק מהם משמשים לאגירת מים גם כיום. הבורות נחפרו בקרקע או נחצבו בסלע בעומקים שונים. צורתם הייתה כשלפעמון – רחבים בקרקעית והולכים וצרים כלפי מעלה בכיוון הפתח. המבנה הזה צמצם את התאדות המים והקל על כיסוי הבור, שנועד למנוע את זיהום המים. מי הגשמים נאספו אל הבור באמצעות תעלות פתוחות מן הרחובות וגם מגגות הבתים. אגירת המים בבורות אפשרה הקמת יישובי קבע גם באזורים שאין בהם מעיינות או מקורות מים אחרים הזמינים כל השנה.
החיפוש אחר דרכים לניצול מי תהום נבע מכך שבחלק מהאזורים לא היו מקורות מים עיליים (מעיינות, אגמים,נחלים) שהיו זמינים בכל ימות השנה.מי תהום מצויים גם באזוריםמדבריים. המתקנים השונים נועדו להעלותם על פני השטח.
גבים מלאכותיים, המכונים בערבית "תמאיל", נחפרו בעומק לא רב באפיקי נחלים או בקרבת הים, במקומות שבהם מי התהום קרובים לפני הקרקע. מי התהום נקווים אל הגב, אך הם אוזלים במהירות בעקבות השימוש בהם. לאחר זמן מה מתמלא הגב מחדש. את הגבים יש לחדש מדי פעם, מכיוון שהם נסתמים על ידי הסחף המובא עם המים.
בארות הן המתקנים הנפוצים ביותר לניצול מי התהום. אלו הן חפירות אנכיות שהעמיקו עד למפלס מי התהום.קוטר הבארות היה גדול, כדי להקל על מלאכת החפירה ועל ניקוי המים. קירות הבאר היו מחוזקים בדרך כלל באבנים. כמות המים שהופקה מהבאר הייתה תלויה בהצלחת החופרים להגיע לעורק מרכזי של מי תהום.
כדי לנצל את מי התהום שבבארות היה צורך לשאוב אותם. חלק ממתקני השאיבה הופעלו בעזרתאנרגייתשרירי האדם או שריריהם שלבעלי חיים. אחד ממתקני השאיבה הפשוטים והקדומים ביותר היה החבל והדלי. מתקני שאיבה משוכללים ויעילים יותר התבססו עלגלגלת, בורג (כגוןבורג ארכימדס) אומנוף.
זיהום מים הוא מצב שבו ריכוזם של חומרים מסוימים (שעלולים גם להיות רעילים) במים עולה, והמים אינם ממלאים עוד את תפקידם הקודם. כך למשל מינחל, שהיובית גידול לדגים, סופגים חומרים זרים הגורמים להכחדת הדגה.
קיים זיהום טבעי של מים, כתוצאה מהצטברות סחף, הפרשותבעלי חיים,אבק,חול,פיח ועוד, אך האחראי העיקרי לזיהום המים הוא האדם, אשר פעולות שונות שהוא מקיים עשויות לזהם את מקורות המים הקיימים.
בישראל נפוצה יחסית[דרוש מקור] בעיית זיהום המים בגלל חוסר אכפתיות וחוסר מודעות. ידועים בזיהומםנחל הירקון ונחל הקישון. באסון המכביה התמוטט גשר שעבר מעל נחל הירקון, ואנשים שהיו עליו, ואשר באו במגע עם מימי הנחל, חלו ומתו.צוללים צבאיים שצללו בנחל הקישון חלו בסרטן, ומשרד הביטחון הכיר בתביעתם לפיצויים מן המדינה.
מאמינותהינדיות מתיזות על עצמן מים כחלק מטקסהיטהרותגברים מוסלמיםרוחצים לפני תפילה במסגד בדשאהיתיאור כימי של המים בכתב העת "המגיד" משנת1856, בכתבה מתואר לקורא על "המצאה נפלאה ורב התועלת", המאפשרת ליצורתגובה כימית שתפריד את "קיטור יסוד המים" (המימן) מ"יסוד אוויר המחמיץ" (החמצן), המצאה שתאפשר "לכל בעל-בית להשיק (להסיק) ולהאיר את ביתו במשך מעת-לעת (יממה) מבלי הוציא רב-כסף..."(י"ל אראדיסטהאן,המצאה נפלאה ורב התועלת,המגיד, 4 ביוני 1856)כשני שלישים מפניכדור הארץ מכוסים במים. מתוך מים אלו, 97.2% הם מים מלוחים המרכיבים את חמשת האוקיינוסים.הקוטב הדרומי שנראה למטה מכיל כ-90% מהמים המתוקים בעולם.
האמונות והמנהגים הרבים סביב המים נפוצים בעולם כולו, הן בארצות שבהן יש מחסור במים והתושבים יודעים מניסיונם כי בלי מים אין חיים, והן בארצות שבהן יש מים בשפע רב מדי והאדם מתקשה לעמוד בפני כוח ההרס החזק שלהם. המים בכדור הארץ מתפלגים ל-97.2% מים מלוחים באוקיינוסים וימים ו-2.8% של מים מתוקים באגמים, נהרות וקרחונים.כבר בימי קדם ידע האדם שהמים נחוצים לחיים, שבלעדיהם אין חיים, ושעולמנו מיוחד בכך שיש בו מים נוזלים. כך ביהדות[30] וכך גם אצל עמים אחרים ודתות אחרות.
בסיפורבריאת העולם במקרא, ביום הראשון לבריאה, כשנבראושמים וארץ, המים כבר היו קיימים. שנאמר: "ורוח אלוהים מרחפת על פני המים".[31] ביום השני הופרדו השמים והארץ על המים שבהם זה מזה, וביום השלישי נקוו המים שעל הארץ, להבדיל בין ים ליבשה.תיאורים דומים, של שליטת כוח עליון על המים ושל "ארגון" והכוונה של המים, נמצאים גם במסורות עתיקות של עמים אחרים, כמו האכדים במזרח והאינדיאנים במערב.
כולם הכירו בחשיבות המים ובכוחם הרב, כוח שיכול לפעול לשני כיוונים מנוגדים: האחד – כיוון של יצירה והענקת חיים בדרך של צמיחה ושגשוג, והשני – כיוון של הרס וחורבן על ידי שיטפונות וגשמי זעף. בעולם העתיק היו קיימות אמונות שונות לגבי מי התהום, שגם יכלו לגרום לפי אמונות אלו, לצמיחה ותנובה חקלאית וגם יכלו לגרום לשיטפונות ואסונות.
התפילה לגשם מובנית במסורת היהודית, והלכות רבות דנות בתעניות תחנונים לגשם.[32] עם זאת, המקרא, באמצעות הנגדת האופן בו מספק הטבע (כלומר האלוהים) מים לתושבי ארץ ישראל לעומת מצרים, ראה יתרון לארץ ישראל בדרך ליצירת חברה צודקת: "למטר השמים תשתה מים".[33]ביהדות, מים הם מקורברכה ונותנים חיים לאדם ולכל אשר לו, כאשר האדם נוהג כראוי. האל גומל להולכים בדרך הטובה – "והורדתי הגשם בעתו, גשמי ברכה יהיו". במיתולוגיה ההודית והבבלית ישאלים הממונים על המים ומעניקים אותם לאדם.
לעומת זאת, יש שהמים משמשים כעונש.סיפורי מבול מופיעים אצלעמים רבים, ביניהם הארמים, היהודים, היוונים וההודים. המבול הוא תיאור של מים עצומים הגורמים הרס וכיליון, ומקורו באמונה שהאדם נענש עלחטאיו בידי כוח עליון. לא פלא אפוא שקיימת ביהדות וגם במסורות אחרות, למשל אצלשבטיםאפריקאיים, "תפילת הגשם": בקשה מכוח עליון לכוון את המים לתועלת ולא לנזק.
נוסף להכרה בחשיבות המים לחיים בכלל, נפוצה האמונה בכוחם המטהר. כשם שרחיצת הגוף במים מנקה אותו מלכלוך פיזי, כך מטהרים המים גם את הנפש מטומאה ומחטא.
עוד אמונות הקשורות במים: על פי התלמוד בכוח המים להחזיר לקדמותו דבר שנוצר על ידיכישוף, כך לדוגמה בול עץ שנהפך בכישוף לחמור, חזר להיות בול עץ כשנגע במים.[34] אמונות נוספות הם כי למים יש סגולה להבחין בין אדם אשם לחף מפשע, והם גם מסייעים לחזות את העתיד. משום כך, אצל עמים רבים במזרח ובמערב, שימשו המים למשפט, לניבוי ולכשפים. כך בקביעת גזר דין אצל הבבלים בעת העתיקה, כך ביהדות במי סוטה, כך אצל היוונים בניחוש של האורקל, וכך במשפטי המכשפות באירופה בימי הביניים. השיטות היו שונות: השקעת החשוד בתוך מים, הטלת אבנים למים, שתיית מים והתזת מים.
.jpeg)
_bottles_-_C.F._Martin_Guitar_Factory_2012-08-06_-_151.jpg)
.jpg)
