세계 4대 문명의 발상지는 이집트(나일강), 메소포타미아(유프라테스강·티그리스강), 인더스(인더스강·갠지스강), 황하 문명을 말한다. 4대 문명의 발생지들은 모두 북반구에 위치하고 있으며, 큰 강을 끼고 있었다. 또한 대부분이 기후가 온화하고 기름진 토지를 지닌 지역들이었다.

지금의 중동 지방은 주로 사막으로 덮혀 있지만, 당시의 기후나 토양은 오늘날과 매우 달랐다. 6∼7천년 전 중동 지방의 기후는 현재보다도 더 온화했고 강수량도 많았다. 또한 인도의 인더스강 유역도 오늘날처럼 대부분의 지역이 사막이 아니라 푸르고 울창한 숲으로 덮혀 있었다.

특히 인류는 강의 범람과 극심한 가뭄이라는 자연의 도전 조건에 대응하여 물을 다스리고 이용하는 용전의 과정을 통해 문명을 발달시켰다. 최근 화두가 되고 있는 화성 탐사선도 화성에 물 존재 가능성에 최대의 관심사로 적용하리만큼 물에 대한 인류의 관심은 예전이나 지금이나 매우 높다.

▲ 물의 구조.

국어사전에서 ‘물’은 도처에 존재하는 무색 무취의 액체이며, 생물의 생존에 있어서 잠시라도 없어서는 안 되는 물질이라고 적혀 있다. 노자는 물은 만물을 이롭게 하면서도 다투지 아니하며 언제나 사람들이 싫어하는 곳에 있으므로 도에 가깝다고 말했다. 또 미국 케네디 대통령은 “20세기는 석유지만, 21세기를 지배하는 것은 원자력과 물이다”라고 강조했다.

특히 물은 산소와 더불어 인간의 생존에 필요한 가장 중요한 요소이다. 인간은 산소 없이는 단 몇 분밖에 살지 못하며, 물이 없이는 약 1주일(4∼9일) 정도 밖에 살지 못한다. 이렇듯 물은 생명의 유지에 필수적인 존재이기 때문에 고대 인류문명의 발생이 물과 연관을 가지고 있으며 물로 인한 분쟁, 그리고 물에 의한 재난, 개체수준에서는 물로 인한 질환 등이 나타나며 이러한 갈등을 해소하는 과정을 통하여 물에 대한 인식이 새롭게 되는 것이다.

 

■ 물의 화학적 신비  물은 4℃에서 밀도가 가장 크다. 4℃까지는 물도 일반 물질과 같이 온도가 떨어지면 부피가 줄어들고 밀도가 커지나 그 아래로 온도가 내려가면 밀도가 커지기는커녕 오히려 작아지고 부피도 줄지 않고 반대로 불어난다. 0℃에서 액체의 물 1㎤의 무게는 0.9999g이지만 열을 잃고 얼어버리면 동일한 0℃에서 0.92g으로 0.0799g이 줄어든다. 얼면 무게가 8% 정도 가벼워진다는 결론이다. 따라서 물의 비중은 1이지만 얼음의 비중은 0.9다. 그래서 빙하는 가벼워진 부피만큼 대략 10분의 1 정도만 밖으로 드러나 보이고 나머지 거대한 덩어리는 수중에 가려서 보이지 않는다.

▲ 물은 4℃에서 밀도가 가장 크며, 얼면 무게가 8% 정도 가벼워진다. 따라서 물의 비중은 1이지만 얼음의 비중은 0.9다.

물은 같은 분자 크기의 다른 물질보다 다른 특징을 갖는다. 물과 비슷한 분자량을 가진 물질들은 기체인데 비해 물은 액체이고, 물질 중에서 비열이 가장 높다. 1g의 물질을 1℃ 올리는데 필요한 열량을 비열이라 하는데 물의 비열은 1㎈/g℃으로서 모든 물질 중에서 가장 크다. 물은 쉽게 뜨거워지지도 않으며 반면 쉽게 식지도 않는다는 의미다. 만약 물의 비열이 다른 물질들처럼 낮다고 한다면 사람은 체온의 급상승 때문에 운동을 할 수도 없을 뿐 아니라 40도가 넘는 뜨거운 사막이나 또는 북극 및 남극과 같이 -40℃ 이하로 내려가는 곳에서는 금세 열병으로 죽거나 얼어죽게 될 것이다.

이런 물의 특성 즉, 얼음의 밀도가 4℃인 물의 밀도보다 작다는 것 때문에 지구상의 생명체가 존재할 수 있는 이유가 된다. 겨울에 호수나 강물이 꽁꽁 얼어붙을 때 강물 위는 고체인 얼음으로 뒤덮이지만 그 얼음 아래에는 액체인 물이 흐른다. 온도가 떨어져서 물이 얼음이 되면 그 얼음은 물보다 가벼워 물위에 뜨게 되고 얼음 아래에는 액체인 물의 상태로 남게 된다. 마치 얼음은 호수에 온실 역할을 하면서 그곳에서 서식하는 저서생물, 물고기, 조개 등과 같은 수생생물들의 겨울나기를 도와준다.

만약 물이 다른 물질처럼 온도가 떨어지면 부피가 줄어드는 성질 즉, 밀도가 높아지게 되면 겨울에 호수 밑바닥까지 모두 얼어버리게 된다. 왜냐하면 얼음이 물보다 무거워 호수 밑으로 가라앉게 되기 때문이다. 이렇게 되면 물 속에서 살아남을 생물은 사실상 전무하다고 해야 할 것이다.

또한, 물은 다른 물질을 녹이는 용해성이 그 어떤 물질보다 크다. 사람이 섭취한 음식물을 소화하고 그것을 혈액을 통해 신체 곳곳에 운반하는 일련의 모든 작용은 바로 이 물의 용해성 때문에 가능하다. 만약 물이 특정한 몇몇 성분만을 용해한다면 사람이 먹을 수 있는 음식은 용해 가능한 것으로 제한될 수밖에 없고 목욕이나 세탁 등도 불가능해 인류는 생존하기 힘들 것이다.

지구상에 존재하는 물질 중 상온, 상압 하에서 고체, 액체, 기체의 모든 상태가 동시에 존재하는 유일한 물질이라는 것이다. 즉 얼음과 물과 공기가 동시에 존재하는 물질이다. 물은 다른 물질보다 녹는점과 끓는점이 매우 높고 그 사이의 온도차도 매우 크며, 증발하는데 필요한 열량과 녹을 때 필요한 열량도 최고이다. 물은 100℃에서 기체가 되고 0℃에서 얼어 고체가 되는데 끓는점과 빙점이 다른 물질에 비해 월등히 높고 낮다.

그러나 물의 분자량과 비슷한 분자량을 가진 메탄은 끓는점이 -162℃이고 빙점은 -183℃, 암모니아는 -34℃에서 기체가 되고 -78℃에서 얼음이 된다. 물은 상온 25℃에서 액체상태이지만 물과 분자량이 비슷한 메탄이나 암모니아는 기체가 된다. 만약 물도 이들 물질처럼 끓는점과 빙점이 낮다면 상온에서 수증기 상태가 되기 때문에 우리 몸을 구성하고 있는 물도 모두 기체로 증발해 형체 유지가 불가능하게 될 것이다.

 

■ 물의 순환  지구에는 13억7천만㎦의 물이 있다. 그 가운데 97.2%는 바닷물이며, 2.15%는 남극이나 빙하 등의 얼음이다. 우리들이 생활에서 이용할 수 있는 물은 나머지 0.6%뿐이고 그 가운데 96%는 지하수로 존재하며 표류수는 3%뿐이다. 지구에는 중력이 작용하므로 물은 지구에서 순환한다. 그러나 지구는 열에 대해서는 개방적이다. 태양으로부터의 열을 바다나 육지가 흡수한다. 지구상의 다양한 활동에 의해 생긴 나머지 열은 물이 흡수하여 수증기가 되어 상승하고 우주공간으로 열만 방출하고 물 그 자체는 차가워져 다시 비나 눈이 되어 내려온다.

▲ 지구에는 중력이 작용하므로 물은 지구에서 순환한다. 지구상의 다양한 활동에 의해 생긴 나머지 열은 물이 흡수하여 수증기가 되어 상승하고 우주공간으로 열만 방출하고 물 그 자체는 차가워져 다시 비나 눈이 되어 내려온다.

이와 같은 수질환경에 의해 지구의 온도는 15℃로 일정한 수준을 유지해왔다. ‘지구에 대량의 물이 있으며 그 물이 순환하는 과정에서 폐열을 우주에 버림으로써 정화가 이루어진다’라는 바로 이 기능이야말로 지구에만 생명이 존재할 수 있었던 기본 조건을 만들어준 것이다. 지구는 물의 혹성이며, 태양으로부터 과도한 에너지를 받아 수질환경 및 대기순환이 일어난다. 이 순환 과정에서 지구는 연간 35cal/deg.㎠나 되는 여분의 열 엔트로피를 우주에 버리며, 이것이 지구의 정화력이 된다. 이 정화력은 계(系) 내에서 발생한 물질 엔트로피를 열 엔트로피로 바꾸어 우주에 버리는 능력이며, 그것은 계 내의 다양한 물질순환의 존재에 의존한다.

 

■ 수질상태와 오염인자  물은 지구상에서 가장 풍부하게 존재하는 물질로, 수소와 산소의 공유 결합과 수소 결합으로 이루어져 있다. 자연의 물에는 생명을 유지하는데 반드시 필요한 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 칼륨(K) 등과 같은 다양한 미네랄 성분이 들어 있다. 물이 갖는 이러한 특성 때문에 생명이 존재할 수 있으며 그런 의미에서 물은 곧 생명을 의미하는 것이다. 그러나 다른 물질로 오염되면 물은 생명의 샘이 아니라 죽음의 독으로 변할 수 있다. 물을 오염시키는 물질은 수없이 많지만 오염되었을 때 나타나는 물의 성질에 따라 크게 다섯 종류로 나눌 수 있다.

첫째, 부수성(腐水性)은 물이 부패하는 현상을 말하며, 이러한 현상을 일으키는 물질을 ‘부수성 물질’이라고 한다. 물 속에 들어 있는 유기물은 ‘부패 박테리아’나 곰팡이에 의해 물과 이산화탄소로 분해되는데 이 때 용존산소를 쓴다. 용존산소가 부족하면 어류처럼 산소 호흡이 필요한 수중생물은 살 수 없다.

둘째, 부영양성(富營養性)은 수중식물이 성장하는 데 필요한 인, 질소, 규소 같은 무기물질이 풍부한 정도를 나타내는 말이다. 부영양성이 높은 물에 빛과 온도 그리고 충분한 시간이 주어지면 수중식물은 급속히 성장하게 된다. 이렇게 무기물질이 과다하게 풍부해지는 현상을 ‘부영양화’라고 한다. 부영양화된 물에서 수중식물인 조류(Algae)가 과잉 성장하는 것을 ‘물꽃현상’ 또는 ‘조화현상’이라고 한다. 물꽃현상은 물이 정체되어 있는 호수에서 수질을 악화시키는 주원인이다.

물꽃현상이 호수에서 나타나면 수중의 유기물이 빠른 속도로 증가하고 물에서 냄새가 나며 물맛이 나빠진다. 물꽃현상이 바다에서 나타나면 성장하는 조류가 붉은 빛을 띠는 경우가 많기 때문에 적조현상이라고 부른다. 담수에서 나타나는 물꽃현상은 대부분 녹색을 띠기 때문에 녹조현상이라고 부르기도 한다. 녹조현상이 발생하면 수중생태계에 큰 피해를 줄뿐만 아니라 수돗물을 만들 때에도 큰 어려움을 겪게 된다. 또한 적조현상을 일으키는 조류는 물고기의 아가미에 붙어 호흡을 방해하기 때문에 인근 양식장은 엄청난 피해를 입게 된다.

셋째, 독성(毒性)은 중금속이나 유독성 화학물질처럼 생물체에 병을 일으키거나 치사(致死)를 유발하는 성질을 가리킨다. 독성을 가진 물질이 물에 들어가면 수중생태계가 피해를 입고, 식수원이나 농업용수로 사용할 수 없게 된다. 또한 물고기나 식수를 통하여 인체에 들어오면 인체 역시 치명적인 피해를 입게 된다. 미나마타병이나 이타이이타이병과 같은 공해병은 독성 물질에 의한 수질오염 때문이다.

지금까지 발생한 환경 재난 사건의 원인 물질은 대부분 독성물질이다. 특히 최근 많은 문제가 되고 있는 생물체의 내분비계 교란물질인 ‘환경 호르몬’도 독성 물질로 분류할 수 있다. 독성 물질은 물리화학적으로 분석하여 농도를 측정하거나 생물 시료를 이용하여 독성 정도를 검사한다.

넷째, 병원성(病原性)은 물에 바이러스나 박테리아, 원생동물, 기생충 등이 들어 있어 질병을 일으키는 것을 말한다. 병원성이 있는 물을 사용할 경우 인간은 큰 피해를 입는다. 특히 물을 통해 전염되는 모든 수인성 병균은 전염성이 강하기 때문에 피해가 발생할 경우 그 규모가 매우 크다. 대표적인 수인성 전염병으로는 콜레라, 장티푸스, 이질, 간염 등이 있다.

다섯째, 혼탁성(混濁性)은 수중에 부유 고형물질이 존재하여 물의 투명도가 감소하는 현상이다. 혼탁성이 높은 물은 미관상 불쾌감을 줄뿐만 아니라 물 속으로 빛이 투과하는 것을 방해하여 수중식물의 광합성을 억제하고 결국 수중생태계를 파괴하게 된다.

여기서 우리가 알아야 할 것은 물은 하나의 분자 구조를 가진 물질이 아니라는 것과, 생명을 위해 창조된 물질이라고 할만큼 생명체를 위한 다양하면서도 독특한 성질을 가지고 있다는 것이다. 또한 생명과 죽음이라는 두 극단 사이를 나타내는 수질이 좋고 나쁘다는 것은 곧 생명과 죽음을 재는 척도를 의미하며 그 척도는 부수성, 부영양성, 독성, 병원성, 혼탁성 등으로 구분된다. 

 

■ 인체와 물  지구상에 존재하는 생물 중에는 산소 없이도 살아가는 생물은 있지만 물 없이 생명을 유지하는 생물은 하나도 없다. 특히 동·식물 구성체의 60∼80%가 물로 구성돼 있다. 우리의 몸은 70∼80%가 물로 구성되어 있다는 것은 누구나 다 알면서도 물먹는 습관에 따라 각종 질병이 오고 가는 것을 모르는 수가 많다. 1∼3%의 물부족 시 심한 갈증을 느끼며 5% 부족 시에는 혼수상태, 12% 부족 시에는 사망하게 된다.

▲ 우리의 몸은 70∼80%가 물로 구성되어 있어 1∼3%의 물부족 시 심한 갈증을 느끼며, 5% 부족 시에는 혼수상태, 12% 부족 시에는 사망하게 된다.

또한 일상생활에서 습관병의 원인은 물부족이다. 탈수현상의 초기 증세로 피로, 불안감, 신경질, 우울함, 복통, 두통이 뒤따르며, 탈수현상의 발전단계의 증세로는 심장병과 관절과 척추의 고통, 편두통, 변비, 대장염, 후두염, 비만 등이 있다. 심각한 탈수현상의 증세는 천식과 알레르기, 노년기의 당뇨, 고혈압, 자가 면역성 노화, 각종 질병, 피부결핵, 마른버짐, 치매 등 각종 질병을 유발시킬 수 있다. 그러나 적당량의 물은 노화의 속도를 늦추고 치매예방 및 건강한 아이를 출산할 수 있다.

깨끗한 물은 우리 몸에 수력발전으로 세포나 혈관에 누적된 노폐물을 청소하고 깨끗한 에너지를 줌으로써 인체의 청정원료가 된다. 그러나 과다한 커피, 탄산음료, 알코올류는 우리 몸에 화력발전임으로 대사과정에서 생성된 물질을 제거하는데 깨끗한 물을 많이 필요로 한다. 따라서 적기에 깨끗하고 안전한 물을 마셔야 건강증진으로 질병을 예방할 수 있다.

또한 물부족으로 인한 느낌으로 특별한 이유 없이 피곤한 ‘수화작용부족’, 갑작스레 상기되는 ‘뇌혈관 팽창’, 뇌가 수분을 소모하는 일을 하지 않아 짜증스럽고 공연히 화가 나는 ‘회피작용’, 뇌에서 생성된 산성물질을 소화하지 못해 머리가 무겁게 느껴질 것이다. 특히 과다한 탄산음료 섭취로 인한 탈수가 올 경우 뇌가 수분을 소모하는 일을 하지 않아 집중력 부족으로 이어질 수 있다.

 

 

지난 1900년대의 우리나라 평균수명은 23세에서 2005년에는 77세로 늘어났다. 특히 수돗물 보급률은 90%이상 증가에 따른 안전한 물 공급으로 평균 수명이 크게 늘어난 것으로 나타났다. 또한 1900년대의 주요 사망 원인은 수인성 전염병과 기생충, 결핵·홍역, 천연두와 의료시설(항생제·예방약 부족) 낙후 등으로 많은 사람들이 생을 일찍 마감했다.

21세기는 예방의학의 시대로 각종 질병 예방과 건강증진 등으로 수명은 크게 늘어난다. 그러나 수질오염으로 인한 수인성질병 5억 명, 말라리아 1억, 대기오염 3억, 실내오염 2억 명 등 모두 11억 명이 물과 환경으로 인하여 목숨을 잃게 된다는 조사결과가 잇따라 발표됐다.
매년 3월 22일 유엔이 정한 ‘세계 물의 날’이다. 물은 우리에게 없어서는 안 되는 귀중한 자원이지만, 때로는 엄청난 재앙을 안겨주는 공포의 대상이다.

가뭄으로 인하여 아프리카 케냐의 수많은 국민들의 겪고 있는 고통은 결코 남의 일 같지 않다. 언제든 우리에게 닥칠 수 있는 자연의 재앙이 바로 물이다. 물이 부족해서 오는 재앙과 물이 한꺼번에 넘쳐나는 재앙이든 국가적인 차원에서 다양한 대책이 시급히 마련돼야 할 것이다.

 

1) 매일 물을 8잔 이상 마셔라. 매 시간 한 컵씩 마시는 것은 물 마시는 습관을 들이는 매우 좋은 방법이다.

 

2) 카페인 및 설탕을 함유한 커피, 차, 탄산수, 맥주, 소주, 또는 기타 알코올음료 등 몸에서 물을 빼앗아 가는 이뇨제 음료를 되도록 피한다.