秦皇島市天然礦泉水水質(zhì)特征及開發(fā)利用前景研究

鐘 明,吳 青,宋保慶,羅繼生

(河北省地礦局秦皇島礦產(chǎn)水文工程地質(zhì)大隊(duì),河北秦皇島066000)

秦皇島市天然礦泉水水質(zhì)特征及開發(fā)利用前景研究

鐘 明,吳 青,宋保慶,羅繼生

(河北省地礦局秦皇島礦產(chǎn)水文工程地質(zhì)大隊(duì),河北秦皇島066000)

秦皇島市天然礦泉水主要賦存在早太古代的花崗巖和變質(zhì)巖的構(gòu)造裂隙與風(fēng)化裂隙之中,有鍶、偏硅酸、鍶及偏硅酸、鍶溴及偏硅酸等4種類型。礦泉水水源地?cái)?shù)量較多,水質(zhì)優(yōu)良,但開采程度較低,開發(fā)利用前景廣闊。

秦皇島;天然礦泉水;賦存條件;水質(zhì)特征;開發(fā)利用

秦皇島市山青水秀,依山傍海,早太古代的花崗巖與變質(zhì)巖發(fā)育,具備形成礦泉水得天獨(dú)厚的自然條件。秦皇島市礦泉水水源地調(diào)查評(píng)價(jià)工作始于1988年,至今經(jīng)過省級(jí)或國家級(jí)鑒定的有32處。由于礦泉水清澈透明,甘甜可口,自古以來,人們就喜歡飲用礦泉水。隨著人民生活水平的不斷提高,國內(nèi)廣大消費(fèi)者越來越重視自己的身體健康,對(duì)礦泉水的需求量也逐年上升。據(jù)最新資料統(tǒng)計(jì),2009年全國礦泉水市場(chǎng)銷售量已達(dá)400億元。因此,開發(fā)利用天然礦泉水具有廣闊的市場(chǎng)前景。

1 礦泉水賦存條件

天然礦泉水,指從地下深處自然涌出的或經(jīng)鉆井采集的,含有一定量的礦物質(zhì)、微量元素或其他成分,未受污染的地下水。在通常情況下,其化學(xué)成分、流量、水溫等動(dòng)態(tài)指標(biāo)在天然周期波動(dòng)范圍內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定。[1]

泉水是在適宜的地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)條件下,地下水沿著巖石裂隙或孔隙通道涌流出地表,在地形面與含水層或含水通道相交處出路成泉。在山區(qū)丘陵及山前地帶的溝谷與坡腳處?？梢娙雎?在平原則很少見。[2]

從地理分布上看,秦皇島市礦泉水在市區(qū)有20處,撫寧縣有6處,昌黎縣有3處,青龍縣有2處,盧龍縣有1處,共計(jì)32處。

從地形地貌看,礦泉水水源地位于山區(qū)與平原交接地帶的有16處,即山前或臺(tái)地一帶,此區(qū)廣泛分布著元古界—太古界混合花崗巖和燕山期花崗巖,山區(qū)大氣降水補(bǔ)給基巖裂隙及斷層破碎帶,滲入地下形成徑流,山前地帶接受山區(qū)基巖裂隙水的徑流補(bǔ)給,且水質(zhì)一般受污染程度小。還有11處分布于沖洪積平原或山區(qū),其它5處以泉的形式出露,位于低山丘陵的溝谷或坡腳地帶。

從賦存條件看,本市礦泉水有27處賦存于風(fēng)化裂隙或斷裂構(gòu)造(巖脈)發(fā)育的巖漿巖和變質(zhì)巖中,屬于太古代地層基巖裂隙水。這種賦存條件既有利于達(dá)標(biāo)成分微量元素溶入水中,又有出水量穩(wěn)定的保證。還有4處開采井位于第四系中粗砂孔隙含水層中,屬于賦存在松散堆積物中的孔隙水,但其有益微量元素來自基底的混合花崗巖中的基巖裂隙水。本市僅有盧龍縣燕窩莊1處礦泉水出露于白堊紀(jì)砂礫巖地層中,屬于沉積巖基巖裂隙水,但其基底為變質(zhì)巖,巖性為片麻巖、麻粒巖、黑云變粒巖、斜長角閃巖,附近還分布有灰?guī)r及白云巖。此礦泉水主要通過深部構(gòu)造,在不含水的太古界變質(zhì)二長花崗巖阻水后,以泉的形式溢出。

2 礦泉水形成背景

礦泉水的形成主要受基巖巖性和地質(zhì)構(gòu)造控制。斷裂破碎帶為礦泉水賦存提供了有利的儲(chǔ)水和導(dǎo)水空間,地下水在沿?cái)嗔哑扑閹чL距離的循環(huán)運(yùn)移過程中,在溫度、壓力作用下,不斷溶濾圍巖中的長石、角閃石、云母等礦物,增大了水中鍶、偏硅酸等元素的含量,使有益組分達(dá)到礦泉水要求的標(biāo)準(zhǔn),尤其是位于斷裂構(gòu)造的交匯部位,導(dǎo)水?dāng)嗔雅c阻水?dāng)嗔选?dǎo)水?dāng)嗔雅c阻水巖脈的交匯部位,礦泉水賦存條件更為有利。[3]

在礦泉水出露部位,一般風(fēng)化裂隙與構(gòu)造裂隙發(fā)育,形成礦泉水相對(duì)富水地段。秦皇島市基巖風(fēng)化裂隙的發(fā)育深度一般小于100 m,在礦泉水井及露頭附近一定范圍內(nèi)風(fēng)化裂隙與構(gòu)造裂隙發(fā)育,連通性好,具有較好的導(dǎo)水能力,有利于礦泉水的形成和富集。

3 礦泉水水質(zhì)特征

3.1 礦泉水界限指標(biāo)

飲用天然礦泉水的命名指標(biāo)有9項(xiàng),即鋰、鍶、鋅、溴化物、碘化物、偏硅酸、硒、游離二氧化碳、溶解總固體,這9種類型可分別命名為鋰水、鍶水、鋅水、偏硅酸水、硒水、溴水、碘水、碳酸水和鹽水類礦泉水,其中一項(xiàng)達(dá)標(biāo)即可命名。按命名指標(biāo),飲用天然礦泉水大體分為單一型和復(fù)合型。某一項(xiàng)達(dá)標(biāo)為單一型,以單一名命名,兩項(xiàng)以上達(dá)標(biāo)為復(fù)合型。按照《飲用天然礦泉水》(GB 8537—1995)標(biāo)準(zhǔn),礦泉水命名必須有一項(xiàng)(或一項(xiàng)以上)指標(biāo)符合表1中界限指標(biāo)的規(guī)定。

表1 礦泉水命名界限指標(biāo)[4]

3.2 達(dá)標(biāo)組分及成因

秦皇島市天然礦泉水化學(xué)類型以低礦化度的重碳酸鈣鈉(鈉鈣)型居多,重碳酸型水有15處,重碳酸硫酸型(硫酸重碳酸型)5處,重碳酸氯化物(氯化物重碳酸)型10處,氯化物鈣鈉型2處。

從地貌分布上看,低山丘陵及剝蝕臺(tái)地多為重碳酸型,沖洪積扇多為重碳酸硫酸型(硫酸重碳酸型),濱海一帶多為重碳酸氯化物型(氯化物重碳酸)及氯化物型。這反映了地勢(shì)由高變低,坡度由大變小,隨著地下水徑流的延伸,溶濾的鹽分不斷積累,地下水含鹽量呈逐漸增加的趨勢(shì)。

秦皇島市32處飲用天然礦泉水水溫均在25℃以下,礦化度低,口感好。界限指標(biāo)達(dá)到命名標(biāo)準(zhǔn)的有4種:鍶型,偏硅酸型,鍶及偏硅酸復(fù)合型,鍶、溴及偏硅酸復(fù)合型。其中5處氡含量達(dá)到醫(yī)療礦泉水命名標(biāo)準(zhǔn),可稱為氡水。從礦泉水類型分布數(shù)量看,偏硅酸型20處,鍶型3處,鍶及偏硅酸復(fù)合型8處,鍶、溴及偏硅酸復(fù)合型1處。

礦泉水達(dá)標(biāo)組分的形成與含水介質(zhì)的礦物成分密不可分。硅酸鹽礦物是礦泉水中偏硅酸的物質(zhì)來源,富含長石、云母、角閃石等硅酸鹽礦物的巖石在地下水的長期溶濾作用下生成偏硅酸,并隨地下水遷移而富集。鍶則主要存在于含有鈣長石、云母和角閃石等礦物的閃長巖、花崗巖、粘土巖以及碳酸鹽巖中,經(jīng)過溶濾作用和CO2的作用而形成鍶型礦泉水。

3.3 礦泉水勘探規(guī)模分級(jí)

根據(jù)《天然礦泉水地質(zhì)勘探規(guī)范》(GB/T 3727—92),礦泉水水源地勘探規(guī)模分為三級(jí):允許開采量大于1 000 m3/d為大型,100～1 000 m3/d為中型,小于100 m3/d為小型。[5]依據(jù)上述規(guī)范劃分,秦皇島市有大型礦泉水水源地1處,是昌黎縣八仙洞礦泉水,允許開采量達(dá)1 200 m3/d;中型礦泉水水源地有27處;小型礦泉水水源地有4處,最小為青龍縣郭杖子礦泉水,允許開采量為40 m3/d。

3.4 水質(zhì)變化動(dòng)態(tài)

2008年秦皇島市國土局對(duì)13處礦泉水水源地進(jìn)行了取樣分析,命名組分均達(dá)到礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。與提交評(píng)價(jià)報(bào)告時(shí)的水化學(xué)成分及化學(xué)類型基本相同。從目前開采的6處水源地礦泉水水質(zhì)分析結(jié)果看,命名達(dá)標(biāo)組分基本不變,說明礦泉水是經(jīng)過長期、遠(yuǎn)距離形成的,成分比較穩(wěn)定,僅北戴河礦泉水因位于沿海繁華地帶,受海水入侵及人為因素影響較大,水質(zhì)變差。

4 礦泉水開發(fā)利用前景

4.1 開采程度低,開發(fā)利用前景廣闊

多年以來,秦皇島市礦泉水正規(guī)開采的未超過10處。2009年注冊(cè)登記開發(fā)利用的水源地有6處,分別是6號(hào)撫寧墳坨九鼎山礦泉水、8號(hào)北戴河華友礦泉水、17號(hào)撫寧天馬山山升泉礦泉水、18號(hào)歸堤寨微波站英洋礦泉水、19號(hào)青龍郭杖子長溝礦泉水、30號(hào)燕山啤酒廠燕山礦泉水,主要用于投放市場(chǎng)的生活飲用天然礦泉水。

經(jīng)國土資源部和河北省國土資源廳批準(zhǔn)的32處礦泉水水源地的可采資源量總計(jì)為9 142 m3/d;已開發(fā)利用的6處礦泉水合計(jì)批準(zhǔn)開采量為1 417 m3/d,而實(shí)際平均開采量為211 m3/d,實(shí)際平均開采量占6處礦泉水批準(zhǔn)可開采量的14.9%,占秦皇島市礦泉水可采資源總量的2.3%?？梢?礦泉水資源遠(yuǎn)沒有得到充分的開發(fā)利用。

秦皇島市礦泉水允許開采量較大,水質(zhì)優(yōu)良,尤其是泉水更優(yōu)。例如盧龍縣燕窩泉礦泉水,鍶含量達(dá)到0.96 mg/L,高于標(biāo)準(zhǔn)一倍多,偏硅酸含量也達(dá)42.90 mg/L,為含鍶、偏硅酸重碳酸鈣鈉復(fù)合型礦泉水,泉水水頭高5 m,自流流量13.8～14.9 m3/h,水量大,水質(zhì)好,開采成本低。

4.2 礦泉水生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)適應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)的修訂與變化

2008年12月,國家質(zhì)檢總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布了《飲用天然礦泉水》(GB 8537—2008)國家標(biāo)準(zhǔn),2009年10月1日開始實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)最大的亮點(diǎn)是在限量指標(biāo)中增加了溴酸鹽及糞鏈球菌等3項(xiàng)微生物致病菌指標(biāo),同時(shí)刪除了菌落總數(shù)。

溴酸鹽在國際上被定為2B級(jí)的潛在致癌物,它是礦泉水或山泉水等天然水源經(jīng)過臭氧消毒后生成的副產(chǎn)物。在國際上,世界衛(wèi)生組織和美國環(huán)保局所規(guī)定的飲水中,溴酸鹽最高允許濃度在0.01 mg/L以內(nèi)。我國礦泉水新標(biāo)準(zhǔn)中該項(xiàng)指標(biāo)已與國際一致。[6]

取消菌落總數(shù)指標(biāo),新增飲用天然礦泉水中的溴酸鹽指標(biāo)限量,新標(biāo)準(zhǔn)一并解決了以上兩個(gè)問題。雖然溴酸鹽是臭氧殺菌的副產(chǎn)物,但臭氧是目前行內(nèi)使用的最有效的消毒方法。用新的科技來替代臭氧,需要較高的技術(shù),也會(huì)造成成本的較大變化,新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范令行業(yè)門檻大大提高,礦泉水生產(chǎn)企業(yè)面臨重新洗牌。

秦皇島市的礦泉水都是按照舊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行勘查評(píng)價(jià)直至開發(fā)的,新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施對(duì)礦泉水生產(chǎn)企業(yè)影響較大,成本激增。沒有能力進(jìn)行設(shè)備升級(jí)改造的小型礦泉水企業(yè),可能成為被標(biāo)準(zhǔn)整合的一部分。因此,今后勘查評(píng)價(jià)與開發(fā)礦泉水必須做到與時(shí)俱進(jìn),適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的變化和要求。

5 結(jié)論

秦皇島市天然礦泉水具有得天獨(dú)厚的形成機(jī)理和賦存條件,主要賦存在太古代的花崗巖與變質(zhì)巖的構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙之中,至今已通過國家與省有關(guān)部門評(píng)審批準(zhǔn)的有32處,注冊(cè)登記開發(fā)利用的有6處。礦泉水的主要類型有鍶,偏硅酸,鍶及偏硅酸,鍶、溴及偏硅酸等4種類型。

秦皇島市礦泉水資源豐富。從勘探規(guī)模來說,秦皇島市有大型礦泉水水源地1處,中型礦泉水水源地27處,小型礦泉水水源地4處;經(jīng)國家和省有關(guān)部門批準(zhǔn)的允許開采量共計(jì)為9 142 m3/d,現(xiàn)在實(shí)際平均開采量為211 m3/d。開采程度低,開發(fā)利用前景廣闊。

[1]中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院,中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所,中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院,等.GB 8537—2008飲用天然礦泉水[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.10

[2]王小娜,王金生,吳東杰,等.北京市泉水變化狀況及原因分析[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2010.37(4):28-32.

[3]王大純,張人權(quán),史毅虹,等.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:地質(zhì)出版社,1995.75-77.

[4]中國食品發(fā)酵工業(yè)研究所,地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所,中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測(cè)所.GB 8537—1995飲用天然礦泉水[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004.3.

[5]中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所.GB/T 13727—92天然泉水地質(zhì)勘探規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1992.

[6]中國疾病預(yù)防控制中國環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所,中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所,中國食品發(fā)醇工業(yè)研究院.GB/T 8538—2008飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

Research on Natural Mineral Water Quality Characteristics and Development Prospect in Qinhuangdao City

Zhong Ming,Wu Qing,Song Baoqing,Luo Jisheng
(Qinhuangdao Team of Mineral and Hy drogeology and Engineering Geology,Hebei B ureau of Geo-ex ploration,Qinhuangdao Hebei066000)

Qinhuangdao natural mineral water mainly accumulated in structure fractures and weathering fractures of granite and metamorphic rock in early antique generation,has strontium,leaning silicic acid,strontium and leaning silicic acid,strontium bromine and leaning silicic acid 4 types.Mineral water sources are many,water quality is fine,mining degree is low,the development prospect is broad.

Qinhuangdao;natural mineral water;accumulating conditions;water quality characteristics;development and utilization

X37

A

1008-813(2010)05-0030-04

10.3969.j.issn.1008-813X.2010.05.010

2010-07-16

鐘明(1960—),男,陜西西安人,畢業(yè)于河北地質(zhì)職工大學(xué)水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè),高級(jí)工程師,主要從事水文與水資源研究工作。