沙田礦泉水的水化學特征及其水質評價

萬 川，雷傳保，惠 軍，周新宇，文亮先

（江西有色地質礦產勘查開發院,江西 南昌 330030）

0 引言

沙田礦泉水位于江西省遂川縣黃坑鄉,礦泉水賦存于北東向斷裂構造帶中,為基巖構造裂隙水,屬于重碳酸鈣鈉型偏硅酸飲用天然礦泉水,含有少量對人體有益的Sr2+、Zn2+、Li+、Mn2+、Cu2+、Se2+等微量元素。礦泉水中鈉平均含量6.10 mg/L～7.97 mg/L,符合國際低鈉標準≤20 mg/L,由于低鈉具有保護心臟功能作用,是最受歡迎的一種礦泉水,且礦化度為91.86 mg/L～121.78 mg/L,屬于低礦化度的范疇。

1 礦泉水區地質條件

區域大地構造位置處于羅霄-諸廣隆起,成礦區帶位置屬于羅霄-諸廣山鎢錫鈾稀土多金屬螢石非金屬成礦亞帶。經歷過多次構造-巖漿活動,歷次構造運動所產生的形變,都各有其特殊性：加里東期構造形變以塑性褶皺形變為主,燕山期構造形變以脆性斷裂為主。巖性以早志留世萬洋山序列及晚侏羅世西華山序列的花崗巖類巖石為主。

礦區出露的為早志留世萬洋山序列的黑云花崗閃長巖（SiO2為67.77%）和中粒似斑狀黑云二長花崗巖的SiO2為72.28%,巖性是決定地下水形成的物質基礎,不但控制地下水的水化學組成,也是影響地下水形成與富集的內因。且其與構造結合,控制了地形地貌和地表水文網的演化改造[1]。

礦區以北東向及北西西向脆性斷裂為主,其中北東向斷裂分布于勘查區北部營前坑一帶,該斷裂切割了中粒似斑狀黑云二長花崗巖,區內可見3 km,傾向北西,傾角70°,宏觀上表現為硅化和破碎,寬度約30 m～50 m；北西西向斷裂分布于勘查區中部沙田一帶,面上表現為強硅化和褐鐵礦化,帶內節理裂隙發育,以北東向與北西向張性裂隙為主,壓性裂隙次之。斷層寬約2 m～3 m,長約0.7 km,傾向南西。北東向及北西西向斷裂為礦泉水的賦存與運移提供了良好的空間通道及水動力條件,為區內控水、導水構造,礦泉水賦存于這兩組斷裂帶中。據ZK02 與ZK05 兩孔可知含水層埋深為59.7 m～122.9 m,含水層厚度為37.00 m～43.90 m,單位涌水量為0.037 L/（s·m）～0.070 L/（s·m）,屬于弱富水性,含水層上、下均具有穩定的隔水層,具承壓特性。含水巖段主體巖性為花崗質硅化構造巖,見氧化銹斑、節理間距0.5 m～0.1 m,節理裂隙發育,裂隙寬度為0.2 mm～2 mm,呈張開-微張開狀,裂隙率在2～10%,屬于中等裂隙性-強裂隙性。

2 礦泉水的物理性質

沙田礦泉水無色透明,其色度為0.6～3.0＜15、無異味、無懸浮物,其渾濁度為0.18～0.96＜5。水樣放置一年以上未見懸浮物,水溫常年保持在19℃～21℃左右,屬于低溫礦泉水。ZK02 孔pH 平均值為7.23,ZK05 孔pH 平均值為7.06,均為中性水,該礦泉水物理性質良好,完全天然品質。

3 礦泉水的水化學特征

3.1 水化學基本特征

（1）遂川縣沙田礦泉水ZK02 孔主要的陽離子為鈉和鈣離子。鈉離子含量7.58 mg/L～8.17 mg/L,平均為7.97 mg/L,占陽離子的摩爾數的38.26%；鈣離子含量11.14 mg/L～12.76 mg/L,平均為11.85 mg/L,占陽離子的摩爾數的53.04%；其它陽離子還有Mg2+、Al3+、K+等。

在主要的陰離子以HCO3-為主。HCO3-的含量為56.69 mg/L～61.03 mg/L,平均為59.06 mg/L,占陰離子的摩爾數的89.43%。其次是Cl-、SO42-、NO3-、F-等。從2019 年4 月至2020 年4 月,對沙田礦泉水的主要陰陽離子經過了一年多的水文動態監測,然后再根據摩爾洛夫式分類確定其水化學類型。沙田礦泉水的水化學類型屬于HCO3-Ca-Na。

（2）沙田礦泉水ZK05 孔主要陽離子為鈉、鈣離子。鈣離子含量8.18 mg/L～9.10 mg/L,平均為8.58 mg/L,占陽離子的摩爾數的43.65%；鈉離子含量5.89 mg/L～6.51 mg/L,平均為6.10 mg/L,占陽離子的摩爾數的31.04%；其它陽離子還有Mg2+、Al3+、K+等。

在陰離子中主要為HCO3-。HCO3-含量為40.12 mg/L～42.93 mg/L,平均為41.98 mg/L,占陰離子的摩爾數的74.74%。其次是SO42-、Cl-、F-、NO3-等。從2019 年7 月至2020 年7 月,對ZK05 孔礦泉水主要陰陽離子經過了一年多的水文動的監測,然后再根據摩爾洛夫式分類確定了沙田礦泉水水化學類型屬HCO3-Ca-Na。

3.2 特征成分

礦泉水中特征成分偏硅酸含量為31.32 mg/L～39.01 mg/L,達到了《飲用天然礦泉水》食品安全國家標準（GB 8537—2018）中界限指標的要求。為偏硅酸礦泉水。經過了1 個多以上水文年的動態監測,其八大指標波動范圍均小于20%,偏硅酸含量較穩定,水化學類型不變。硅在地殼中的含量極為豐富,其豐度大于20%。而地殼中的硅主要是組成硅氧化物及各種硅酸鹽。花崗巖的主要成分就是二氧化硅及硅酸鹽,在富含硅的巖石中,天然二氧化硅和硅酸鹽在與水的長期接觸過程中,有少部分溶于水,形成硅酸（主要以偏硅酸形式存在）。所以,天然水體中或多或少都含有硅,一般小于25 mg/L。其圍巖早志留世和中粒似斑狀黑云二長花崗巖（SiO2為72.28%）,具有高硅的地球化學背景,為偏硅酸礦泉水的形成提供了物質來源。

硅是人體所需要的一種微量元素,它與長壽息息相關;硅在水中屬于易容物質,因此易于人體吸收,調節人體機能,偏硅酸含量是我國用來鑒定天然礦泉水是否達到標準的最重要的指標之一。偏硅酸可以增加軟骨,結蹄組織的彈性及強度,利于骨骼鈣化和防治骨質疏松。偏硅酸作用于人體心血管,對動脈硬化等能夠起到很明顯的緩解作用。偏硅酸還是天然的美容護膚物質,人體皮膚結蹄組織的必須元素,偏硅酸對于增加皮膚彈性和保持纖維組織的作用。

4 礦泉水的有益微量元素及有害組分特征

4.1 有益微量元素

對沙田礦泉水水質分析顯示水中含有Sr2+、Zn2+、Li+、Mn2+、Cu2+、Se2+等多種對人體有益的微量元素均符合國家（GB 8537-2018）限量標準見表1。

表1 沙田礦泉水微量元素含量表 單位：mg/L

4.2 有害組分特征

礦泉水中的一些組分對人體具有損害作用稱之為有害組分。對沙田礦泉水的有害組分進行了分析,有害組分的分析結果皆符合《飲用天然礦泉水》食品安全國家標準（GB 8537-2018）的要求。耗氧量ZK02 孔為0.71 mg/L,ZK05 孔的耗氧量為0.62 mg/L,均大于0.5 mg/L。

5 礦泉水水質評價

通過對沙田礦泉水的綜合性評價如下：

（1）經過1 年多的水文動態監測顯示沙田礦泉水的物理化學性質穩定。沙田礦泉水主要組分K+、Na+、Mg2+、Ca+、SO42-、HCO3-、Cl-、溶解性總固體等,豐水期、平水期、枯水期三期均穩定,八大指標波動范圍均在20%以內,且水化學類型穩定不變。

（2）礦泉水物理性狀良好,無色透明,色度為0.6～3.0 ≤15,渾濁度為0.18～0.96 ≤5；無異味、無懸浮物,無色透明。

（3）水化學類型屬于HCO3-Ca-Na,ZK02 總礦化度為112 mg/L～121.78 mg/L,平均值為117.26 mg/L；ZK05 總礦化度為91.86 mg/L～94 mg/L,平均值為93.29 mg/L。ZK02 總硬度為 31.90 mg/L～36.44 mg/L,平均值為33.79 mg/L；ZK05 總硬度為 23.12 mg/L～25.86 mg/L,平均值為24.24 mg/L,為低礦化度、極軟水。

（4）ZK02 孔pH 平均值為7.23,ZK05 孔pH 平均值為7.06,為中性水。

（5）礦泉水中的微生物分析結果顯示糞鏈球菌、產氣夾膜梭菌、銅綠假單胞菌、大腸菌群均未檢出。耗氧量ZK02孔為0.71 mg/L,ZK05孔的耗氧量為0.62 mg/L,均大于0.5 mg/L。等均未超過國家限量標準,說明礦泉水未受污染。

（6）礦泉水中的偏硅酸含量為30.04 mg/L～39.01 mg/L,平均值為 34.14 mg/L,符合《食品安全國家標準飲用天然礦泉水》（GB 8537-2018）,屬偏硅酸礦泉水。

（7）礦泉水中含有微量元素,如Sr2+、Zn2+、Li+、Mn2+、Cu2+、Se2+等,對人體有益。

（8）礦泉水中鈉平均含量ZK02 為7.97 mg/L、ZK05 為6.10 mg/L,符合國際低鈉標準≤20 mg/L,由于低鈉具有保護心臟功能作用,是最受歡迎的一種礦泉水。

6 開發前景評價

隨著人民生活水平日益提高和法定節假日及帶薪休假的落實,人民對度假、休閑的要求日益強烈,以追求身體健康為目的的消費不斷擴大。為旅游業的發展帶來了黃金般的機遇,而水是旅游途中不可或缺的東西,加上我國經濟的快速發展,人民對自己生活質量的標準越來越高,但是干凈的純天然水源卻越來越少,礦泉水的牌子也越來越多,每瓶水的價格也越來越貴,像恒大冰泉、昆侖山雪水、5100 冰川、樂百氏、五大連池等牌子的礦泉水都超過5 元/瓶。在這種情況下仍然有很多人購買進口礦泉水,每瓶價格達到幾十甚至上百,因此,對天然礦泉水的開發利用是國家大力倡導的,符合民生需求。同時,工作區所在縣是江右文化區域,氣候宜人,交通便捷,適合休閑、旅游綜合開發,天然礦泉水資源具有易開發、無污染等優點。礦泉水資源的開發利用,對地方經濟的發展能起到積極的推動作用,對當地的旅游、醫療衛生、農業等方面都將產生積極影響,同時還有利于地方招商引資。

7 結語

沙田礦泉水區巖性以早志留世萬洋山序列及晚侏羅世西華山序列的花崗巖類巖石為主,其為偏硅酸礦泉水的形成提供了良好的物質來源,工作區發育的北東向與北西向斷裂構造為沙田礦泉水的形成提供了有利的導水通道和良好的儲水空間。同時通過分析還可以知道,沙田礦泉水泉水清澈透明、無色、微甜可口,物理性質良好,又是低鈉低礦化度的偏硅酸礦泉水,礦泉水作為健康飲食的重要組成部分,順應“天然、營養、無公害、綠色”消費趨勢,是都市健康生活的首要選擇。近年來,隨著經濟的持續發展,國民生活和消費水平的不斷提升,飲用水消費升級的持續影響,市場對礦泉水的消費需求呈現穩步增長態勢,行業也隨即展露出良好的發展勢頭,未來礦泉水產業發展具有廣闊的市場前景,礦泉水的開發能有效的助推遂川縣經濟建設與發展,帶動當地就業。