秦皇岛市天然矿泉水水质特征及开发利用前景研究

钟 明,吴 青,宋保庆,罗继生

(河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队,河北秦皇岛066000)

秦皇岛市天然矿泉水水质特征及开发利用前景研究

钟 明,吴 青,宋保庆,罗继生

(河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队,河北秦皇岛066000)

秦皇岛市天然矿泉水主要赋存在早太古代的花岗岩和变质岩的构造裂隙与风化裂隙之中,有锶、偏硅酸、锶及偏硅酸、锶溴及偏硅酸等4种类型。矿泉水水源地数量较多,水质优良,但开采程度较低,开发利用前景广阔。

秦皇岛;天然矿泉水;赋存条件;水质特征;开发利用

秦皇岛市山青水秀,依山傍海,早太古代的花岗岩与变质岩发育,具备形成矿泉水得天独厚的自然条件。秦皇岛市矿泉水水源地调查评价工作始于1988年,至今经过省级或国家级鉴定的有32处。由于矿泉水清澈透明,甘甜可口,自古以来,人们就喜欢饮用矿泉水。随着人民生活水平的不断提高,国内广大消费者越来越重视自己的身体健康,对矿泉水的需求量也逐年上升。据最新资料统计,2009年全国矿泉水市场销售量已达400亿元。因此,开发利用天然矿泉水具有广阔的市场前景。

1 矿泉水赋存条件

天然矿泉水,指从地下深处自然涌出的或经钻井采集的,含有一定量的矿物质、微量元素或其他成分,未受污染的地下水。在通常情况下,其化学成分、流量、水温等动态指标在天然周期波动范围内相对稳定。[1]

泉水是在适宜的地形、地质、水文地质条件下,地下水沿着岩石裂隙或孔隙通道涌流出地表,在地形面与含水层或含水通道相交处出路成泉。在山区丘陵及山前地带的沟谷与坡脚处常可见泉水出露,在平原则很少见。[2]

从地理分布上看,秦皇岛市矿泉水在市区有20处,抚宁县有6处,昌黎县有3处,青龙县有2处,卢龙县有1处,共计32处。

从地形地貌看,矿泉水水源地位于山区与平原交接地带的有16处,即山前或台地一带,此区广泛分布着元古界—太古界混合花岗岩和燕山期花岗岩,山区大气降水补给基岩裂隙及断层破碎带,渗入地下形成径流,山前地带接受山区基岩裂隙水的径流补给,且水质一般受污染程度小。还有11处分布于冲洪积平原或山区,其它5处以泉的形式出露,位于低山丘陵的沟谷或坡脚地带。

从赋存条件看,本市矿泉水有27处赋存于风化裂隙或断裂构造(岩脉)发育的岩浆岩和变质岩中,属于太古代地层基岩裂隙水。这种赋存条件既有利于达标成分微量元素溶入水中,又有出水量稳定的保证。还有4处开采井位于第四系中粗砂孔隙含水层中,属于赋存在松散堆积物中的孔隙水,但其有益微量元素来自基底的混合花岗岩中的基岩裂隙水。本市仅有卢龙县燕窝庄1处矿泉水出露于白垩纪砂砾岩地层中,属于沉积岩基岩裂隙水,但其基底为变质岩,岩性为片麻岩、麻粒岩、黑云变粒岩、斜长角闪岩,附近还分布有灰岩及白云岩。此矿泉水主要通过深部构造,在不含水的太古界变质二长花岗岩阻水后,以泉的形式溢出。

2 矿泉水形成背景

矿泉水的形成主要受基岩岩性和地质构造控制。断裂破碎带为矿泉水赋存提供了有利的储水和导水空间,地下水在沿断裂破碎带长距离的循环运移过程中,在温度、压力作用下,不断溶滤围岩中的长石、角闪石、云母等矿物,增大了水中锶、偏硅酸等元素的含量,使有益组分达到矿泉水要求的标准,尤其是位于断裂构造的交汇部位,导水断裂与阻水断裂、导水断裂与阻水岩脉的交汇部位,矿泉水赋存条件更为有利。[3]

在矿泉水出露部位,一般风化裂隙与构造裂隙发育,形成矿泉水相对富水地段。秦皇岛市基岩风化裂隙的发育深度一般小于100 m,在矿泉水井及露头附近一定范围内风化裂隙与构造裂隙发育,连通性好,具有较好的导水能力,有利于矿泉水的形成和富集。

3 矿泉水水质特征

3.1 矿泉水界限指标

饮用天然矿泉水的命名指标有9项,即锂、锶、锌、溴化物、碘化物、偏硅酸、硒、游离二氧化碳、溶解总固体,这9种类型可分别命名为锂水、锶水、锌水、偏硅酸水、硒水、溴水、碘水、碳酸水和盐水类矿泉水,其中一项达标即可命名。按命名指标,饮用天然矿泉水大体分为单一型和复合型。某一项达标为单一型,以单一名命名,两项以上达标为复合型。按照《饮用天然矿泉水》(GB 8537—1995)标准,矿泉水命名必须有一项(或一项以上)指标符合表1中界限指标的规定。

表1 矿泉水命名界限指标[4]

3.2 达标组分及成因

秦皇岛市天然矿泉水化学类型以低矿化度的重碳酸钙钠(钠钙)型居多,重碳酸型水有15处,重碳酸硫酸型(硫酸重碳酸型)5处,重碳酸氯化物(氯化物重碳酸)型10处,氯化物钙钠型2处。

从地貌分布上看,低山丘陵及剥蚀台地多为重碳酸型,冲洪积扇多为重碳酸硫酸型(硫酸重碳酸型),滨海一带多为重碳酸氯化物型(氯化物重碳酸)及氯化物型。这反映了地势由高变低,坡度由大变小,随着地下水径流的延伸,溶滤的盐分不断积累,地下水含盐量呈逐渐增加的趋势。

秦皇岛市32处饮用天然矿泉水水温均在25℃以下,矿化度低,口感好。界限指标达到命名标准的有4种:锶型,偏硅酸型,锶及偏硅酸复合型,锶、溴及偏硅酸复合型。其中5处氡含量达到医疗矿泉水命名标准,可称为氡水。从矿泉水类型分布数量看,偏硅酸型20处,锶型3处,锶及偏硅酸复合型8处,锶、溴及偏硅酸复合型1处。

矿泉水达标组分的形成与含水介质的矿物成分密不可分。硅酸盐矿物是矿泉水中偏硅酸的物质来源,富含长石、云母、角闪石等硅酸盐矿物的岩石在地下水的长期溶滤作用下生成偏硅酸,并随地下水迁移而富集。锶则主要存在于含有钙长石、云母和角闪石等矿物的闪长岩、花岗岩、粘土岩以及碳酸盐岩中,经过溶滤作用和CO2的作用而形成锶型矿泉水。

3.3 矿泉水勘探规模分级

根据《天然矿泉水地质勘探规范》(GB/T 3727—92),矿泉水水源地勘探规模分为三级:允许开采量大于1 000 m3/d为大型,100～1 000 m3/d为中型,小于100 m3/d为小型。[5]依据上述规范划分,秦皇岛市有大型矿泉水水源地1处,是昌黎县八仙洞矿泉水,允许开采量达1 200 m3/d;中型矿泉水水源地有27处;小型矿泉水水源地有4处,最小为青龙县郭杖子矿泉水,允许开采量为40 m3/d。

3.4 水质变化动态

2008年秦皇岛市国土局对13处矿泉水水源地进行了取样分析,命名组分均达到矿泉水水质标准。与提交评价报告时的水化学成分及化学类型基本相同。从目前开采的6处水源地矿泉水水质分析结果看,命名达标组分基本不变,说明矿泉水是经过长期、远距离形成的,成分比较稳定,仅北戴河矿泉水因位于沿海繁华地带,受海水入侵及人为因素影响较大,水质变差。

4 矿泉水开发利用前景

4.1 开采程度低,开发利用前景广阔

多年以来,秦皇岛市矿泉水正规开采的未超过10处。2009年注册登记开发利用的水源地有6处,分别是6号抚宁坟坨九鼎山矿泉水、8号北戴河华友矿泉水、17号抚宁天马山山升泉矿泉水、18号归堤寨微波站英洋矿泉水、19号青龙郭杖子长沟矿泉水、30号燕山啤酒厂燕山矿泉水,主要用于投放市场的生活饮用天然矿泉水。

经国土资源部和河北省国土资源厅批准的32处矿泉水水源地的可采资源量总计为9 142 m3/d;已开发利用的6处矿泉水合计批准开采量为1 417 m3/d,而实际平均开采量为211 m3/d,实际平均开采量占6处矿泉水批准可开采量的14.9%,占秦皇岛市矿泉水可采资源总量的2.3%。可见,矿泉水资源远没有得到充分的开发利用。

秦皇岛市矿泉水允许开采量较大,水质优良,尤其是泉水更优。例如卢龙县燕窝泉矿泉水,锶含量达到0.96 mg/L,高于标准一倍多,偏硅酸含量也达42.90 mg/L,为含锶、偏硅酸重碳酸钙钠复合型矿泉水,泉水水头高5 m,自流流量13.8～14.9 m3/h,水量大,水质好,开采成本低。

4.2 矿泉水生产企业应适应国家标准的修订与变化

2008年12月,国家质检总局和国家标准化管理委员会发布了《饮用天然矿泉水》(GB 8537—2008)国家标准,2009年10月1日开始实施。该标准最大的亮点是在限量指标中增加了溴酸盐及粪链球菌等3项微生物致病菌指标,同时删除了菌落总数。

溴酸盐在国际上被定为2B级的潜在致癌物,它是矿泉水或山泉水等天然水源经过臭氧消毒后生成的副产物。在国际上,世界卫生组织和美国环保局所规定的饮水中,溴酸盐最高允许浓度在0.01 mg/L以内。我国矿泉水新标准中该项指标已与国际一致。[6]

取消菌落总数指标,新增饮用天然矿泉水中的溴酸盐指标限量,新标准一并解决了以上两个问题。虽然溴酸盐是臭氧杀菌的副产物,但臭氧是目前行内使用的最有效的消毒方法。用新的科技来替代臭氧,需要较高的技术,也会造成成本的较大变化,新标准规范令行业门槛大大提高,矿泉水生产企业面临重新洗牌。

秦皇岛市的矿泉水都是按照旧标准进行勘查评价直至开发的,新标准的实施对矿泉水生产企业影响较大,成本激增。没有能力进行设备升级改造的小型矿泉水企业,可能成为被标准整合的一部分。因此,今后勘查评价与开发矿泉水必须做到与时俱进,适应新标准的变化和要求。

5 结论

秦皇岛市天然矿泉水具有得天独厚的形成机理和赋存条件,主要赋存在太古代的花岗岩与变质岩的构造裂隙和风化裂隙之中,至今已通过国家与省有关部门评审批准的有32处,注册登记开发利用的有6处。矿泉水的主要类型有锶,偏硅酸,锶及偏硅酸,锶、溴及偏硅酸等4种类型。

秦皇岛市矿泉水资源丰富。从勘探规模来说,秦皇岛市有大型矿泉水水源地1处,中型矿泉水水源地27处,小型矿泉水水源地4处;经国家和省有关部门批准的允许开采量共计为9 142 m3/d,现在实际平均开采量为211 m3/d。开采程度低,开发利用前景广阔。

[1]中国食品发酵工业研究院,中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所,中国地质环境监测院,等.GB 8537—2008饮用天然矿泉水[S].北京:中国标准出版社,2009.10

[2]王小娜,王金生,吴东杰,等.北京市泉水变化状况及原因分析[J].水文地质工程地质,2010.37(4):28-32.

[3]王大纯,张人权,史毅虹,等.水文地质学基础[M].北京:地质出版社,1995.75-77.

[4]中国食品发酵工业研究所,地质矿产部水文地质工程地质研究所,中国预防医学科学院环境卫生监测所.GB 8537—1995饮用天然矿泉水[S].北京:中国标准出版社,2004.3.

[5]中国地质科学院水文地质工程地质研究所.GB/T 13727—92天然泉水地质勘探规范[S].北京:中国标准出版社,1992.

[6]中国疾病预防控制中国环境与健康相关产品安全所,中国地质科学院水文地质环境地质研究所,中国食品发醇工业研究院.GB/T 8538—2008饮用天然矿泉水检验方法[S].北京:中国标准出版社,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

钟明(1960—),男,陕西西安人,毕业于河北地质职工大学水文地质工程地质专业,高级工程师,主要从事水文与水资源研究工作。