飲用天然山泉水水化學(xué)組分穩(wěn)定性分析評價
——以融水苗族自治縣四榮鄉(xiāng)為例

◎ 楊 敏，蘇守明

廣西海洋地質(zhì)調(diào)查院，廣西 北海 536000

天然山泉水的質(zhì)量受水化學(xué)主要組分控制，對水化學(xué)主要組分進(jìn)行穩(wěn)定性分析評價，是揭示天然山泉水水質(zhì)優(yōu)劣的有效途徑之一。

廣西天然山泉水資源豐富，開發(fā)利用前景廣闊。2021 年12 月，廣西發(fā)展和改革委員會印發(fā)《廣西特色產(chǎn)業(yè)做強做優(yōu)總體方案》的通知，把健康飲用水作為特色食品之一在特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和重點上給予培育，要求以綠色、健康、長壽為特色打造和提升“廣西天然優(yōu)質(zhì)飲用水”的區(qū)域品牌，重點培育高端礦泉水品牌，做強做優(yōu)天然礦泉水和山泉水。研究小組采用不穩(wěn)定系數(shù)和變異系數(shù)的綜合評價方法，對融水苗族自治縣四榮鄉(xiāng)天然山泉水水化學(xué)主要組分進(jìn)行穩(wěn)定性分析評價，評價結(jié)果可為企業(yè)開發(fā)優(yōu)質(zhì)山泉水服務(wù)，對做強做優(yōu)廣西天然山泉水產(chǎn)業(yè)具有積極意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于融水苗族自治縣四榮鄉(xiāng)云際山西側(cè)，距融水苗族自治縣城10 km，地理位置為東經(jīng)109°15′0.20″，北緯25°10′31.68″。研究區(qū)為距今6.8 億～8 億年前的南華系地層，巖性主要由冰筏礫巖、碎屑巖夾鐵礦層等組成，遭受低綠片巖相變質(zhì)作用，可劃分為長安組、富祿組及黎家坡組，其中長安組、黎家坡組為冰川與海洋混合沉積類型，長安組下部為灰綠色砂質(zhì)板巖、板巖夾變質(zhì)砂巖、含礫砂巖，上部為灰綠色塊狀含礫泥巖；富祿組為陸棚—淺海相沉積碎屑巖夾赤鐵礦層沉積；黎家坡組主要為一套灰綠色—灰黑色輕變質(zhì)含礫砂質(zhì)泥巖，少量為輕變質(zhì)含礫泥質(zhì)砂巖及含礫砂巖。

研究區(qū)位于融水—龍頭向斜西北側(cè)，地處廣西“山”字型構(gòu)造的北部脊柱，西側(cè)有拉馬—龍美區(qū)域性大斷裂經(jīng)過，區(qū)內(nèi)無大的斷層通過。研究區(qū)位于云際山西麓，屬構(gòu)造侵蝕中低山地貌。區(qū)內(nèi)山體標(biāo)高一般為500～800 m，山谷切割深度為300～500 m，山頂尖、山脊窄，地形坡度25°～35°，局部形成懸崖峭壁。坡面植被茂密，沖溝發(fā)育，多呈“V”字型，水系以樹枝狀及羽毛狀為主，落差較大，局部存在跌水、瀑布[1-2]。

2 樣品采集與分析方法

2.1 樣品采集與測試分析

研究小組于2021 年1 月、4 月和8 月使用塑料瓶在研究區(qū)同一水流點采集水樣，每次取理化分析樣品2 個，每個樣品體積＞2.5 L，樣品采集后用蠟封存，第二天將樣品送至廣西分析測試中心進(jìn)行測試。

天然山泉水水化學(xué)主要組分中的陰、陽離子檢測儀器采用iCAP 7400 Radial 感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、iCAP Q 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀及Integrion RFIC 離子色譜儀；溶解性總固體采用干燥—重量法測定；pH 采用玻璃電極法測定；偏硅酸采用硅鉬黃光譜法測定。對于精密度的控制，在重復(fù)性條件下，獲得的2 次獨立測定結(jié)果的絕對差值未超過算術(shù)平均值的10%，測試結(jié)果可靠。

2.2 評價方法

不穩(wěn)定系數(shù)和變異系數(shù)的綜合評價方法，是目前運用比較廣泛的水化學(xué)組分穩(wěn)定性評價方法[2-3]。研究小組采用該方法對研究區(qū)飲用天然山泉水水化學(xué)主要組分穩(wěn)定性進(jìn)行評價。該方法的公式如下：

式（1）中，B為不穩(wěn)定系數(shù)；Xmax為某組分含量的最大值（mg/L）；Xmin為某組分含量的最小值（mg/L）。

式（2）中，C為變異系數(shù)；Xi為某次某組分含量（mg/L）；為某組分含量平均值（mg/L）；n為某組分個數(shù)。

依據(jù)不穩(wěn)定系數(shù)（B）及變異系數(shù)（C）對水化學(xué)主要組分進(jìn)行穩(wěn)定性劃分，劃分結(jié)果如表1 所示。

表1 穩(wěn)定性與不穩(wěn)定系數(shù)及變異系數(shù)關(guān)系表

3 結(jié)果與討論

3.1 主要組分穩(wěn)定性評價

從研究區(qū)天然山泉水水化學(xué)主要組分穩(wěn)定性評價結(jié)果可知（見表2），研究區(qū)天然山泉水的11 項主要組分中的穩(wěn)定性情況如下：含量為6.73～14.30 mg/L，均值為11.21 mg/L，不穩(wěn)定系數(shù)為2.12，變異系數(shù)為0.29，不穩(wěn)定；含量為2.42～3.30 mg/L，均值為2.38 mg/L，不穩(wěn)定系數(shù)為1.36，變異系數(shù)為0.13，穩(wěn) 定；Cl-含量為0.75～1.03 mg/L，均值為0.85 mg/L，不穩(wěn)定系數(shù)為1.37，變異系數(shù)為0.15，穩(wěn)定；Ca2+含量為1.85～3.20 mg/L，均值為2.42 mg/L，不穩(wěn)定系數(shù)為1.73，變異系數(shù)為0.24，基本穩(wěn)定；Mg2+含量為1.07～1.30 mg/L，均值為1.18 mg/L，不穩(wěn)定系數(shù)為2.21，變異系數(shù)為0.08，穩(wěn)定；Na+含量為2.08～2.90 mg/L，均值為2.45 mg/L，不穩(wěn)定系數(shù)為1.39，變異系數(shù)為0.14，穩(wěn)定；K+含量為0.38～0.57 mg/L，均值為0.51 mg/L，不穩(wěn)定系數(shù)為1.50，變異系數(shù)為0.18，穩(wěn)定；溶解性總固體含量為31.40～41.30 mg/L，均值為37.30 mg/L，不穩(wěn)定系數(shù)為1.32，變異系數(shù)為0.11，穩(wěn)定；總硬度含量為18.40～23.18 mg/L，均值為21.04 mg/L，不穩(wěn)定系數(shù)為1.26，變異系數(shù)為0.16，穩(wěn)定；pH 為7.05～7.29，均值為7.21，不穩(wěn)定系數(shù)為1.03，變異系數(shù)為0.02，穩(wěn)定；H2SiO3含量為13.00～16.10 mg/L，均值為14.30 mg/L，不穩(wěn)定系數(shù)為1.24，變異系數(shù)為0.09，穩(wěn)定。

表2 融水苗族自治縣四榮鄉(xiāng)天然山泉水水化學(xué)主要組分穩(wěn)定性評價結(jié)果表

3.2 影響因素分析

研究區(qū)的水環(huán)境因素，如水溫、pH 等均可能對水化學(xué)主要組分在水中的含量有影響。研究小組利用SPSS 進(jìn)行因子相關(guān)性分析，得到研究區(qū)內(nèi)水化學(xué)主要組分與水體各項環(huán)境因子相關(guān)性及陰、陽離子間相關(guān)性如表3 所示。

水化學(xué)主要組分與環(huán)境因子間相關(guān)性及陰、陽離子間相關(guān)性，能反映水化學(xué)主要組分的控制因素和影響因素。山泉水中溫度與Cl-、K+的相關(guān)系數(shù)＞0.8，有顯著相關(guān)關(guān)系，說明山泉水中Cl-、K+的含量受水環(huán)境溫度因素控制。pH與、Ca2+、Mg2+、Na+的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.7，說明山泉水中、Ca2+、Mg2+、Na+的含量受水環(huán)境pH 因素控制。由表3 可知，Ca2+、Mg2+、Na+與的相關(guān)系數(shù)在0.5～0.7 之間，呈強相關(guān)關(guān)系，而與之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.8，有顯著相關(guān)關(guān)系，說明山泉水中Ca2+、Mg2+、Na+的含量受因素控制，也受因素影響。

表3 水化學(xué)主要組分與水體各項環(huán)境因子及陰、陽離子間的相關(guān)性分析表

3.3 水質(zhì)評價

（1）根據(jù)水質(zhì)測試結(jié)果，研究區(qū)飲用天然山泉水水化學(xué)常量組分中：占陰離子毫摩爾數(shù)為50.72%，其他陰離子占陰離子毫摩爾數(shù)在25%以下；Ca2+、Na+，Mg2+占陽離子毫摩爾數(shù)＞25%，其他陽離子占陽離子毫摩爾數(shù)在25%以下。

參照礦泉水中陰、陽離子＞25%（摩爾分?jǐn)?shù)）以上者可參加水化學(xué)類型命名規(guī)則[4]，研究區(qū)飲用天然山泉水的水化學(xué)類型命名為HCO3﹣Ca·Na·Mg。

（2）研究區(qū)飲用天然山泉水中的偏硅酸（H2SiO3）含量為13.00～16.10 mg/L，均值為14.30 mg/L；溶解性總固體含量為31.40～41.30 mg/L，均值為37.30 mg/L，2 項指標(biāo)符合廣西瓶裝飲用水行業(yè)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《飲用天然泉水》（T—GXPZS 001—2018）的界限指標(biāo)（H2SiO3≥7.0 mg/L、溶解性總固體含量為25～500 mg/L）的規(guī)定，因此將其命名為偏硅酸低溶解性總固體中性極軟飲用天然泉水。

（3）pH 均值為7.21，屬中性水（界限值6.5～＜8.0）[4]。

（4）總硬度均值為21.04 mg/L，屬極軟水（界限值＜90 mg/L）[4]。

（5）廣西地礦測試中心2021 年5 月和9 月的檢測結(jié)果顯示，泉水中微生物指標(biāo)超標(biāo)，建議做好溪溝上游居民排污處理和環(huán)境整治后，再請當(dāng)?shù)丶部刂行闹匦氯訖z測。

4 結(jié) 語

（2）水化學(xué)主要組分穩(wěn)定性的影響因素分析表明，Cl-、K+的含量受水環(huán)境溫度因素控制，Ca2+、Mg2+、Na+的含量受水環(huán)境pH 因素控制；Ca2+、Mg2+、Na+的含量受因素控制，也受因素影響。

（3）四榮鄉(xiāng)天然山泉水水化學(xué)類型屬HCO3﹣Ca·Na·Mg，為偏硅酸低溶解性總固體中性極軟飲用天然泉水，水質(zhì)穩(wěn)定、優(yōu)良，適合所有人群飲用，是瓶裝、桶裝飲用天然泉水的理想水源和飲料基液[2]。