日常主要飲用水及其特性

尹軍峰

中國農業(yè)科學院茶葉研究所，310008

“水為茶之母”，這是自古以來人們對水與茶關系的精辟歸納，更是對泡茶用水重要性的經驗性論斷。中國茶文化歷史源遠流長，幾千年的飲茶習慣把茶和水緊緊結合在一起，形成了眾多相關的經驗性用水論述；現代茶葉科技人結合前人的經驗開展了許多相關性科學研究，證實了水對于茶的重要性。了解日常飲用水的類型及其感官與理化特性對泡茶用水的合理選用，及其科學道理的探明都具有重要的意義。

一、大自然豐富多彩的水

地球上存在著一個大氣、海洋、陸地間相互轉換的自然水循環(huán)系統(tǒng)，其中陸地上的地表水、地下水和大氣降水與人類的生活、生產、生態(tài)最為密切。雖然水自身的化學結構（H2O）非常簡單，但大氣降水到陸地后，通過與周邊環(huán)境的相互作用與影響，在地球水循環(huán)中形成了一個極為復雜的水質化學組成與時空分布，加上人類的各種活動，溶入了顆粒懸浮物、有機物、無機物、氣體等各種物質，造就出了多樣化的地表水質等級和地下水化學類型。這些內含物質構成和水化學類型復雜的不同水源水直接造成了人們日常飲用水的多樣性及在安全、口感和健康上的差異化。

1.地表水

地表水是陸地表面上動態(tài)水和靜態(tài)水的總稱，亦稱“陸地水”，主要包括河流、湖泊、沼澤、冰川、冰蓋等各種液態(tài)和固態(tài)水，最常見的是江水、河水、湖水和水庫水。

地表水不僅受起源、所處自然環(huán)境的影響，也深受人類現代生產和生活的影響，其水的基本特性和安全性指標都會存在較大的差異。依據地表水保護目標和水域功能的高低，《地表水環(huán)境質量標準》[1]將我國地表水劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等5類，明確了不同等級水的主要用途，并對5類水質的水體pH、溶解氧、化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）、氨氮、總磷、總氮、微生物、重金屬、有機物等都進行了規(guī)范。

2.地下水

地下水指賦存于地面以下巖石空隙中的水，特指地表以下飽和含水層中的水，人們日?？吹降母黝惾?、井水等都屬于地下水。依據水質及其對人體健康風險的要求，《地下水質量標準》[2]將我國地下水質量分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等5類，并從感官及一般化學指標、微生物指標、毒理指標、放射性指標等幾個方面進行了規(guī)范。

與地表水系統(tǒng)相比，地下水分布、運動和水的性質都會受到巖土的特性及其貯存空間特性的深刻影響，因此地下水系統(tǒng)顯得更為復雜和多樣。一般按起源不同，地下水可分為滲入水、凝結水、初生水、埋藏水、包氣帶水；按含水層性質分類，可分為孔隙水、裂隙水、巖溶水；按礦化程度不同，可分為淡水、微咸水、咸水、鹽水、鹵水；按埋藏條件不同，可分為上層滯水、潛水、承壓水。為了更好地分析、定義和利用不同地下水資源，根據地下水中常見的Ca2+、Mg2+、Na+（K+）、和Cl-等6種離子構成及其礦化度，國際上一般采用舒卡列夫水質分類法（表1）對地下水進行科學劃分，其中按礦化度（M）的大小劃分為4組：A組（M≤1.5 g/L）、B組（1.5＜M≤10 g/L）、C組（10＜M≤40 g/L）、D組（M＞40 g/L），然后按表1的水質分類圖對主要離子構成進行分類。如1-A就是指礦化度不高于1.5g/L的HCO3-Ca型水。這一分類法對了解水質的理化特性具有較為科學的指導作用。

表1 舒卡列夫水質分類圖表

二、日常飲用水的主要類型

人類日常生活和飲用的水主要來自于陸地上的各類天然水資源以及以此為水源的人工水，在我國主要包括生活飲用水和包裝飲用水兩大類。

1.生活飲用水

生活飲用水是指符合相關標準、供人生活和飲用的水，主要包括城市自來水、農村清潔水源水等，一般不能直接飲用，需要經過滅菌、過濾等再加工處理。我國生活飲用水的水質衛(wèi)生指標（主要包括毒理指標、微生物指標、感官及化學成分指標、放射性指標等4個方面的要求），在感官上對水的色度、濁度、外觀狀態(tài)和臭、味等方面有一個基本的要求。采用地表水和地下水為水源的，其水源地水質一般應分別達到地表水環(huán)境質量標準和地下水質量標準Ⅲ類以上的基本要求，同時應符合集中式生活飲用水地表水源地補充項目標準限值和特定標準限值，重點對一些有毒有機物進行了嚴格規(guī)定，因為這些物質常常會影響飲用水的安全和氣味[3]。

2.包裝飲用水

包裝飲用水是指直接采用地表、地下或公共供水系統(tǒng)的水為水源，經過過濾處理、滅菌和包裝等加工而成的一類符合人們直接飲用的水，其水源應為無任何污染的水源水，符合生活飲用水衛(wèi)生指標要求[4]。我國包裝飲用水主要包括飲用天然礦泉水、飲用純凈水和其他包裝飲用水等三大類，其他包裝飲用水又分為飲用天然泉水、天然飲用水、礦物質添加水等[5]。其主要區(qū)別在于對水源地及其礦質元素含量的不同要求，如飲用天然礦泉水應采用地下深處自然涌出或鉆井采集的含有一定礦質元素、微量元素或其他成分的潔凈水源，而飲用天然泉水是指直接以地下自然涌出的泉水或鉆井采集的地下泉水為水源，飲用天然水則是以水井、山泉、湖泊或高山冰川為水源。另外，因為水源地礦質元素的不同，飲用天然礦泉水具有較多的分類，主要可分為偏硅酸礦泉水、鍶礦泉水、鋅礦泉水、鋰礦泉水、硒礦泉水、溴礦泉水、碘礦泉水、碳酸礦泉水、鹽類礦泉水等多種類型。

3.其他概念水

（1）小分子水

“小分子水”是近些年來市場出現的一種概念水，一般是指由5～6個水分子締結的水分子團，是區(qū)別于常規(guī)大分子團水而言的。目前對小分子水的健康作用還存在較大的爭議。

（2）美味水

國內外研究已表明，水的口感存在較大的差異，有些水相對更可口。一般認為Ca2+、K+、SiO2含量與飲用水的美味程度呈正相關，而Mg2+和含量則與飲用水的美味程度呈負相關，已有學者提出了美味水指標，一般味感較好的飲用水O index ≥ 2[6]。

（3）健康水

水是生命之源，水對于人類健康的重要性不言而喻，世界衛(wèi)生組織（WHO）對健康用水曾提出過以下7個標準：①清潔無污染，不含任何對人體有毒有害及有異味的物質；②水的硬度介于30～200（以碳酸鈣計）之間；③人體所需的礦物質含量適中；④弱堿性。pH值7～8之間；⑤富含一定氣體。水中溶解氧不低于每升7 mL及CO2適度；⑥小分子。水分子團半幅寬小于100 Hz；⑦符合人體生理活動的需要。

三、主要飲用水的水質特性

目前人們日常飲用的水主要是自來水和純凈水、天然礦泉水、天然泉水、飲用天然水等包裝飲用水，其感官品質和硬度、酸堿度、礦化度等水質特性與水源地水中的無機物含量及構成密切相關。因此，從某種意義上講，目前簡單的商品飲用水分類并不能準確反映水質的好壞及特性。

1.主要感官特性

純凈的水一般為無色、無味、無臭，當其他物質融入水后，水體的感官品質就會隨之發(fā)生改變。國內外研究表明，水中礦物質含量對水的口感影響很大，礦物質總量和構成在一定程度可表征水的口感和品質[7-9]。

（1）飲用純凈水（包括蒸餾水）

一般純凈水中基本沒有其他物質，具有典型的無色、無味、無臭特征，口感一般尚好，水源地較好的純凈水會有一定的甘甜味。

（2）飲用天然水、飲用天然泉水

口感清爽、滑潤，一般都具有一定的甘甜味，口感較好。當然，來自不同水源地的這些水因為礦質元素構成和比例的不同，感官品質也會存在一定的差異。

（3）天然礦泉水

多數飲用天然礦泉水較飲用純凈水和飲用天然水、飲用天然泉水的滋味更顯豐富，特別是充氣（含氣）天然礦泉水刺激性較強，具有較強的咸味、鮮味和酸味。

（4）自來水

受水源地的影響較大，品質較優(yōu)的自來水一般為無色、無味、無臭，甚至可以帶有少量的甜味，而品質較差的自來水常常帶有咸味和漂白粉等消毒液的味道。不同典型水樣的感官特性參見表2[10]。

2.主要理化特性

K-、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、等八大無機離子是水中的主要離子，其含量與構成比例差異會直接導致水的酸堿度、硬度、礦化度等主要理化特性的不同。

表2 31種不同典型水樣的感官特性

（1）純凈水（蒸餾水）

純凈水中基本不含離子，其硬度、礦化度等都接近于零，酸堿度一般為微酸到中性。

（2）飲用天然水和飲用天然泉水

大多數天然水和天然泉水的離子含量、硬度、礦化度等都不高，總離子含量一般低于200 mg/kg，硬度低于3odH（德國度）。

（3）天然礦泉水（包括含氣礦泉水）

不同類型的礦泉水水質特性存在較大差異，大多數礦泉水的離子含量、硬度、礦化度等都較高，離子含量一般大于100 mg/kg，多數會大于200 mg/kg，硬度高于5°dH。

（4）自來水

自來水雖然是一種再加工的水，但其水質特性仍受水源地水質的較大影響。通常自來水的酸堿度一般為中性偏酸或偏堿；我國北方地區(qū)的自來水離子含量、硬度、礦化度等一般相對較高，而南方自來水相對較低。幾種典型飲用水的主要理化特性見表3。

3.熱敏性

不同于包裝飲用水的冷飲方式，多數生活飲用水以及傳統(tǒng)泡茶用水都需要加熱或煮沸，因此了解加熱處理對水的感官品質和理化特性的影響對日常用水的處理和泡茶等都具有較好的指導意義。

（1）感官品質變化

有研究發(fā)現，熱處理后所有水質的柔和度都有所增加，爽度和刺激性下降。其中加氣礦泉水加熱后酸、苦、咸、鮮等滋味強度都明顯下降，天然礦泉水的滋味清爽度也會出現一定的下降，而天然飲用水的滋味熱處理變化相對較小。另外，通過加熱處理，多數城市自來水的滋味品質有所提高。這與加熱對水中所含離子和氣體含量的影響有直接關系。天然飲用水、天然礦泉水、充氣礦泉水等三大類型水加熱前后的滋味變化見圖1[10]。

表3 幾種典型飲用水主要理化特性

圖1 加熱前后三大類型水樣滋味雷達圖

（2）主要理化成分變化

水體經過長時間沸騰加熱后，水中的Ca2+、Mg2+等與水質暫時硬度相關的離子會大幅下降，但也有研究發(fā)現，短時間加熱除對部分天然礦泉水、含氣天然礦泉水等高礦化度水中Ca2+、Mg2+等離子有明顯的下降作用外，其他水樣中的多數離子變化較小。

（3）酸度變化

研究發(fā)現，熱處理對各種典型水樣的酸度都有一定的影響，可以明顯提高水的pH值，特別是充氣型天然礦泉水以及天然礦泉水、天然泉水、天然水等高礦化度水的pH值有明顯上升[10]。

[1]國家環(huán)境保護總局科技標準司.GB 3838—2002地表水環(huán)境質量標準[S].北京:中國標準出版社,2002.

[2]中華人民共和國國土資源部,水利部.GB/T 14848—2017地下水質量標準[S].北京:中國標準出版社,2017.

[3]穆春芳,鮑晨煒,羅之綱.飲用水感官評價的研究現狀[J].食品科技,2012,37(5):77-81.

[4]中華人民共和國衛(wèi)生部,建設部,水利部,等.GB 5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標準[S].北京:中國標準出版社,2006.

[5]中國飲料工業(yè)協會.GB/T 10789—2015飲料通則[S].北京:中國標準出版社,2015.

[6]Susumu H.Indices of drinking water concerned with taste and health[J].Ferment Technol,1987,65(2):185-192.

[7]Bruvold W H,Ongerth H J.Taste quality of mineralized water[J].American Water WorksAssociation,1969,61:170.

[8]MarieFalahee,MacRae A W.Consumer appraisal of drinking water:multidimensional scaling analysis[J].Food Quality and Preference,1995,6:327-332.

[9]蘇德林,叢麗.飲用水感官評價及工程技術[M].北京:化學工業(yè)出版社,2008:66-70.

[10]尹軍峰.水質對龍井茶風味品質的影響及其機制[D].杭州:浙江工商大學,2015:18-30.