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关于矿泉水水源地保护

时间:2005-07-18 16:58:00

来源:国土资源部地质环境司 姜建军 李明路 穆丽霞
  摘  要
  文章介绍了我国饮用天然矿泉水的基本特征、与人体健康的关系、主要矿泉水类型、矿泉水水源地分布特征以及当前矿泉水水源地存在的问题。针对这些情况,从矿泉水可持续利用的角度,提出今后矿泉水的开发利用在重视矿泉水生产和流通领域中的问题同时,还要特别加强矿泉水水源地的保护。矿泉水类型的选择、矿泉水资源保护开采规划的制定、矿泉水水源地质环境的评价和保护以及企业的科学管理是矿泉水资源可持续利用的保障。
  Discussion on
  Protection of Source-sites of Mineral Water
  Jiang Jianjun  Li Minglu  Mu Lixia
  (Department of Geological Environment,
  Ministry of Land and Resources, People’s Republic of China)
  Abstract
  This paper deals with the basic characteristics of drinkable natural mineral water in China, including the relationship between mineral water and human body’s health, major types, source-site distribution and facing problems of mineral water. From the viewpoints of sustainable utilization of mineral water, this paper points out that we should reinforce the protection of source-sites of mineral water while developing and utilizing processes. The selection of mineral water type, formulation of protected exploring plan of mineral water resources, geological environmental evaluation of source-sites and scientific management of related enterprises are the key measures to ensure the sustainable utilization of mineral water resources.
  水是人体中最重要的物质,在成人体重中占2/3,新生儿体重中占80%以上,存在于人类机体一切组织中,包括骨骼和牙齿的硬组织,与人类健康的关系十分密切。
  八十年代以来,随着我国工业的发展,水源污染日益突出,一些江河流域和湖泊遭受污染,主要大中城市的地表水源不仅量变得越来越少,而且水质恶化也较突出。传统的地表水源已不能满足人们饮水安全的需求。在人们对饮水健康问题极为关注之时,一种新型饮料——饮用天然矿泉水(以下简称矿泉水)于八十年代底在我国应运而生。
  矿泉水由于其富含人体所需的微量元素和多种口感而成为人们理想的解渴饮料和矿物质补充源。法国等一些国家对矿泉水的临床治病实验结果表明,矿泉水对人体健康有一定的功效。
  一、矿泉水的基本特征 (Basic Characteristics of Mineral water)
  1987年我国颁布了中华人民共和国国家标准《饮用天然矿泉水》(GB8537—87),1995年对该标准进行了修订,改为《饮用天然矿泉水》(GB8537—1995)。该标准对饮用天然矿泉水作了具体说明:一是矿泉水是一种矿产资源,是从地下深处自然涌出的或经人工揭露的、未受污染的地下矿水;二是以含有一定量的矿物盐、微量元素或二氧化碳气体为特征,在通常情况下,其化学成分、流量、水温等动态在天然波动范围内相对稳定;三是应在保证原水卫生安全的条件下开采和灌装。在不改变矿泉水的特征和主要成分的条件下,允许曝气、倾析、过滤和除去超标而影响感官性能的铁和锰,或加入二氧化碳;四是禁止用容器将原水运至异地进行灌装。
  上述几个方面概括了矿泉水的特点,即:矿泉水是在天然条件下,通过地下深循环形成的,其化学组分、气体组分或微量元素等的含量必须有一种或一种以上达到规定的界限值,且不超过限量指标,卫生学指标又符合饮用水水质要求的地下矿水。
  国家标准中不仅规定了饮用天然矿泉水的9种特殊化学组份的界限值,而且还规定了某些元素和组份的限量指标、污染物和微生物指标。作为饮用天然矿泉水,对于水质的要求是十分严格的,对众多的微量元素而言,既要达到界限指标的规定,又不能超过其最大溶解浓度,尤其是一些毒理学指标。如汞、酚、镉等;如污染物指标中,对氰化物、亚硝酸盐等规定了它们的浓度上限。
  二、矿泉水与人体健康 (Relationship between mineral water and human body’s health)
  饮用水中是否含有矿物质元素及含量的多少,直接影响着人们的身体健康。在人体结构中,水的平均含量要占到65%左右,血液中含有60多种化学元素,且大部分是微量元素。由于人类在长期的适应过程中,通过新陈代谢与周围的环境进行物质交换,使得人体内各种化学元素的平均含量相互适应。在自然环境中的元素,几乎都能从人体中发现。元素周期表里第48种以前的元素中,有25种被认为是人体必需元素,有11种元素构成人体细胞、组织、器官、体液和血液的主要成分,而且各有其特殊的生物学功能。人体中所必须的微量元素虽然量微,但它们却是维生素、激素和酶系统不可缺少的组份,担负着特定的生物学功能作用。例如,锌和铜是矿泉水评价指标,是人体中不可缺少的微量元素。锌不仅是构成蛋白质的组份,而且它还是使血液中碳酸盐释放二氧化碳的酶的一个组份。锌元素对创伤的修复和细胞的免疫起着重要作用,影响到人体伤口和溃疡愈合的速度。另外,铜是人体构成铜蛋白的必要成分。缺铜会引起男性婴儿体力和智力发育迟缓,大脑退化等,慢性缺铜亦可导致味觉减退,低蛋白血症和营养不良等症。
  由于人体在生长过程中,必须通过与周围环境进行物质交换,吸取所需的矿物质和微量元素。而饮水是人体从自然环境中摄取无机矿物质元素的重要途径。生命源于水,充分揭示了水中的矿物质自始至终是人类补足的来源,也是最容易被人体所吸收的。反之,人体得不到足够的矿物质元素的补充,将产生一种“元素缺乏病”。现代医学研究表明,许多地方性疾病都与某些矿物质不足有关。如大骨节病与水中缺硒和缺钙有关,克山病与水质矿化度低和缺乏微量元素有关,以及心血管疾病、龋齿病、地方性甲状腺肿大等都与水中缺少微量元素有关。在矿泉水中含有大量的矿物质及微量元素,正好给人体以最好的补足。可见,矿泉水能给人体提供所必须的养分,它是人类真正的生命之水。
  三、矿泉水类型 (Mineral water types)
  近半个世纪以来,通过水文地质工作者的努力,基本上查明了我国各种类型矿泉水的储存和分布规律。我国的矿泉水按其形成机理及其生理功能主要有如下几种类型:
  (一)偏硅酸矿泉水 (Metasilicate mineral water)
  硅酸盐岩石是地壳岩石圈中分布最广泛的岩石,无论是深部岩浆作用形成的岩浆岩,还是在海洋中沉积形成的沉积岩或是经过变质作用形成的变质岩,几乎都含有硅酸盐矿物。但不同类型的岩石中,二氧化硅(SiO2)的含量差别较大,地下水与含二氧化硅 (SiO2)的岩石相互作用过程中,岩石中二氧化硅(SiO2)的含量影响溶于水中的二氧化硅(SiO2)量值。硅酸盐岩大都比较致密、阻水性强,只有在某些裂隙比较发育的地区才能形成地下水渗流的良好通道。所以偏硅酸矿泉水的形成与二氧化硅含量多少及地下温度和压力有关。通常在较高温度下的水中,可溶于较多的硅酸盐而形成偏硅酸矿泉水。
  对人体而言,硅可促进人体骨骼发育和生长。据统计,在含硅高的地区,人群冠心病死亡率较低;相反,含硅低的地区冠心病死亡率较高。这是因为偏硅酸和硅酸具有软化血管的功能,对动脉硬化能起到明显的缓解作用。偏硅酸矿泉水是目前我国开发最多的,也是最受欢迎的一种天然矿泉水。
  (二)锶矿泉水 (Sr-bearing mineral water)
  我国各省都分布有锶矿泉水。锶矿泉水主要产于碎屑岩和石灰岩地区。像广西地区的矿泉水中锶的含量相对较高。
  锶对人体的功能主要是与骨骼的形成有密切关系,是人体骨骼及牙齿的正常组成部份,它与血管的功能及构造也有关系,其作用机制可能是锶在肠内与钠竞争吸收,从而减少人体对钠的吸收,增加钠的排泄。体内钠过多,易引起高血压、心血管疾病,而锶却能减少人体对钠的吸收,所以锶有预防血管疾病的作用。锶主要是从食物和饮用水中获得,因此,经常饮用锶矿泉水,有益于人体健康,而又不会产生不良的作用。
  (三)碳酸矿泉水 (Carbon dioxide-bearing mineral water)
  这种矿泉水以含大量的游离二氧化碳(CO2)为主要特征。在火山、地热活动地区,大量二氧化碳(CO2)气体溶于地下水中,同时将围岩中的各种离子和多种微量元素溶解在水中,形成碳酸矿泉水。
  碳酸矿泉水对消化系统疾病有较高的疗效,在我国的产量较多。在黑龙江省五大连池、吉林省长白山、云南省腾冲等地都分布有这种碳酸矿泉水。
  (四)硒矿泉水 (Se-bearing mineral water)
  这种矿泉水是具有特殊功能的珍贵天然矿泉水。人类对硒(Se)有个漫长的认识。硒属稀有元素,与硫共生。在火山喷发的硫化物中常伴有大量的硒,并可聚集在喷发后的沉积物中。硒又是人和动物必不可少的营养元素之一,它起着类似于维生素E的作用,又是谷胱甘肽过氧化物酶的组成部分。适量的硒对维持生物正常代谢起着重要的调节作用。一些科学家认为硒是人和动物生命活动中不可缺少的微量元素之一。
  70年代我国克山病研究者们发现,克山病的产生是与当地人群长期处于缺硒有关。同时也进一步了解到,硒在人体组织中虽然含量很少,它对人体健康却有着不可忽视的生理作用。现在又发现它有抗癌和防治大骨节的作用。硒还是人体代谢过程中产生大量有害物质的清除剂。目前,在我国湖北恩施地区所产一种矿泉水就是一种含有丰富硒的矿泉水。
  (五)锂矿泉水 (Li-bearing mineral water)
  锂在地壳岩石圈中含量少。在不同类型的岩石中,锂含量差别很大。酸性岩浆岩的含锂量远高于基性和超基性岩。锂具有比较活的化学性质,含锂的母岩在风化作用过程中,一部分锂即可从含锂矿物中析出,与卤族元素化合溶解成盐类而随水迁移,并参与生物链的循环。由于锂构成可溶盐后,十分容易迁移,所以我国含锂矿泉水比较少。有报导,在近代火山活动地区有利于锂矿泉水的形成。一般在火山沉积物中锂的可溶盐含量较高。在大型沉积盆地及封存的埋藏水中,锂的含量有时也很高。
  现代医学发现,锂存在于人体内各器官,锂和钠是同一族元素,锂在人体内能取代钠,钠过多是导致高血压、心血管疾病的重要原因之一,而锂置换钠,有利于病情缓解。锂对调节植物神经、中枢神经都起重要的作用。不仅动物和人体中含有锂,植物体内也含有锂。在我国黑龙江省双鸭山分布有这种珍贵的锂天然饮用矿泉水。法国维希矿泉水中也因含有锂元素而得到人们的青睐。
  (六)氡医疗矿泉水 (Rn-bearing medical mineral water)
  放射性氡矿泉水的生物学作用主要指其蜕变过程中氡及其分解发出的α、β、γ射线对机体产生医疗效应。氡的脱变半衰期为3-8天,所以经过几周即可完全消失,因而对人体不会产生毒害,氡溶可改善血液循环,对心动过速者可变缓,心动过缓者可变快,降低和升高血压,对神经系统有调节作用,对机体代谢和内分泌有良好影响,对糖尿病和痛风病可减少血糖,尿糖和尿酸,增加其排出量等。
  日本每年有上百万人接受氡的理疗,意大利、德国、法国、美国、俄罗斯等国都对氡医疗矿泉水的开发做了大量工作。我国是世界上医疗矿泉水分布最多的国家之一。我国辽宁、广东、云南、吉林、黑龙江等地都有氡医疗矿泉水分布,可供开发利用。
  四、我国矿泉水水源分布特征 (Distribution of source-sites of mineral water in China)
  我国矿泉水资源丰富。据统计,截至目前,我国曾通过省级鉴定的矿泉水水源有4117处。它们有如下特征:
  (一)矿泉水的地理分布 (Geographical distribution of mineral resources)
  1、从区域分布上看,我国的矿泉水大多数分布在东部各省,而西部较少。新疆、西藏、青海、宁夏四省共有矿泉水水源仅103个,仅占全国饮用天然矿泉水总数的2.4%。
  2、矿泉水在我国各省均有分布,分布数量较多的省份(数量超过200处)有山东、河北、吉林、黑龙江、辽宁、福建、广东等七省,山东省的矿泉水水源数量最多,达363处;分布数量较少的省份(数量小于20个)有宁夏、青海、西藏等省区。数量最少的是西藏自治区,仅有矿泉水水源点12个。
  3、在我国的4117个矿泉水水源中,锂、锶、锌、溴、碘、偏硅酸、硒、碳酸、矿物盐等九种矿泉水类型均有分布。其中,每个省都有三种以上类型的矿泉水,并以锶水和偏硅酸水含量最多。
  4、从饮用天然矿泉水类型看,各省均有锶水和偏硅酸水的分布,而其它类型的矿泉水水源仅分布在部分省、市。碳酸矿泉水在浙江、内蒙古、辽宁、黑龙江、青海、广东、海南、四川、广西、云南等省(区)均有分布。
  (二)不同岩性中的矿泉水 (Mineral water in different rocks)
  我国各种岩性中均有饮用天然矿泉水出露,但分布数量差异较大。
  1、岩浆岩中的矿泉水 (Mineral water in igneous rocks)
  在我国的矿泉水中,岩浆岩中分布数量最多。我国岩浆岩中的饮用矿泉水主要分布在燕山期花岗岩中,其次是新生代以来的基性、中基性火山熔岩,而其它岩类中则不多见。在岩浆岩中的矿泉水主要有偏硅酸水和碳酸水。偏硅酸水主要分布在东南沿海、东北三省的东部山区。碳酸水主要分布在东北地区的长白山、五大涟池、及云南腾冲等地。岩浆岩中矿泉水分布较多的还有锌和锶矿泉水。
  2、碎屑岩中的矿泉水 (Mineral water in clastic rocks)
  碎屑岩中的矿泉水数量仅次于岩浆岩。碎屑岩中矿泉水分布最多的是锶水。主要分布在山西中部、吉林延吉、陕西北部、四川省、黑龙江省等地。碎屑岩中偏硅酸水分布也较多。另外,还有碳酸、锌、锂、碘等矿泉水。
  3、碳酸盐岩中的矿泉水 (Mineral water in carbonates)
  分布于碳酸盐岩中的矿泉水数量,仅次于碎屑岩。在碳酸盐岩中主要分布有锶水。主要分布在广西、贵州、山西东部、山东中部、陕西乾县—蒲城、河南郑州西南等地。碳酸盐岩中偏硅酸、碳酸水分布也较多。
  4、松散岩中的矿泉水 (Mineral water in loose rocks)
  我国松散岩分布新生代盆地上,主要岩性为砂、砂砾石。松散岩中主要的矿泉水类型为锶水。分布于汾渭盆地、哈尔滨附近、河西走廊、太行山燕山前等地带。
  5、变质岩中的矿泉水 (Mineral water in metamorphic rocks)
  分布于变质岩中的矿泉水数量最少。主要由锶水和偏硅酸水组成。常见于东北三省东部山区、河北省太行山、燕山等地区。
  五、矿泉水水源地的保护 (Protection of source-sites of mineral water)
  由于矿泉水必须是在特定的地质条件下和特定的区域内经过长期的地质作用而形成的;它必须含有一定量的矿物盐、微量元素或二氧化碳气体;通常情况下,其化学、成份流量、水温等动态在天然波动范围内相对稳定。因此矿泉水水源地的认定必须符合国家《饮用天然矿泉水》(GB8537-1995)规定的要求,开发利用之前必须是通过当地省级矿泉水技术评审委员会的评审鉴定。因此天然矿泉水水源地的确认是极其严格的。
  然而近些年来,由于企业偏重于经济效益,在矿泉水的开发利用过程中,忽视客观条件,盲目开采,不注意矿泉水水源周围环境及保护,经常造成资源浪费,并给企业带来了经济损失。针对目前存在的问题,今后应加强以下几方面的工作。
  (一)加强矿泉水水源地的地质环境评价工作 (To reinforce the geoenvironmental evaluation of source-sites of mineral water)
  天然矿泉水的形成是需要特定的地质条件。当地下水经过深循环长时间矿化流出地表后,才具有形成矿泉水的可能。例如,第四系松散岩层的水,由于受大气降水直接补给,季节变化较大,这种水是极其不稳定的,尤其在河边,湖沿或沼泽地附近,随时都有侧向补给的可能。这种地质地貌环境下的矿泉水水源是不利于作为矿泉水开发的。因为矿泉水易于遭受污染,一旦建厂,将会给企业造成较大的损失。因此,在开发和建厂之前,一定要重视和加强矿泉水的地质环境评价工作。
  (二)科学制定矿泉水保护开采规划 (To scientifically formulate the exploring plan of mineral water)
  当水经过化验、分析、勘查评价,通过省级矿泉水评审鉴定后,还要结合矿泉水的类型、水源地的地质环境条件等因素制定合理的矿泉水资源保护开采规划。这是企业又一值得重视的工作。矿泉水资源保护开采规划可行与否,是矿泉水资源能否可持续利用和企业能否取得经济效益的关键。没有矿泉水保护开采规划,就无从谈起建厂规模、无法投入。如果一旦过量或超强度开采,就易引起矿泉水水源的水流侧向补给速度加快,最终导致矿泉水水质变化或水量枯竭。因此,开采矿泉水必须依据矿泉水资源的保护规划实施可行性开采。
  (三)加强矿泉水水源年检工作 (To strength the annual check for mineral water sources)
  目前,全国已有4000多处矿泉水水源通过了省级评审鉴定,但矿泉水水源利用率不高,建厂的企业只近1200家,而且形成规模的企业也不多。矿泉水水源及企业分布不均。广东、福建、山东、黑龙江等地建厂较多,西北地区矿泉水较少。有的企业生产能力较强,而有的企业时产时停,名牌矿泉水水源不多。
  虽然从1996年起,国家就要求矿泉水水源地进行年检,1999年开始进行了国家级和省级的矿泉水水鉴定证书的重新认定与换发。有的水源虽已鉴定成为矿泉水,但却一直没有开发利用,也没有参加年检。近年来,随着矿泉水厂的建立,我们发现,有的矿泉水厂,其矿泉水水源地的评审鉴定时间离建厂时间相隔有2年以上,有的甚至达10年之久。这是不允许的。因为从矿泉水形成机理考虑,矿泉水是一种动态的液体,随着时间的推移,工业建设、社会环境、水的补给情况都已发生了变化,其水质、水量亦可能发生改变。所以要加强矿泉水水源的年检工作,尤其要对矿泉水进行动态监测,水质水量等要进行定期检测,才能保障矿泉水产品的质量。因为矿泉水水源若不年检,其鉴定日期离开发建厂相隔数年,水质、水量可能发生变化,这对矿泉水产品及建厂开采矿泉水是非常危险的。国土资源部已严格规定,不参加年检的矿泉水水源,将取消其采矿许可证。
  目前,随着人们的对矿泉水饮用需求,一些地区开发矿泉水的呼声很高,但水源大部份都是多年前评审鉴定的,应当引起注意。
  (四)建立矿泉水水源地保护区 (To set up protected area for source sites of mineral water)
  为保证矿泉水质量,使矿泉水水源免受污染和破坏,要做好矿泉水水源地的地质环境保护工作。一是要查清矿泉水水源地的地质、地貌及水文地质条件,确定矿泉水的含水层位。二是在矿泉水水源地补给区要严格控制污染源的存在。要严格按《饮用天然矿泉水》国家规定的要求建立矿泉水水源卫生防护区,并根据水源的地质地貌条件划分出矿泉水水源地的保护区。不允许矿泉水(井)点周围有污染源存在。已建厂的矿泉水水源周围若存在有害污染源,必须限期关闭,重新规划后再开采。三是远离矿泉水(井)点的地区若存在污染源,要周围地质及水文地质条件进行认真论证,判定其将来是否对矿泉水水源构成污染。
  总之,矿泉水事业能否兴旺发达,资源能否可持续利用,一方面在于我们要对当前生产和流通中问题的解决,另一方面,也是主要的一面,矿泉水水源当地政府必须高度重视矿泉水资源的可持续利用问题。而核心是如何保护好矿泉水水源地,这对于一个矿泉水企业而言,至关重要。因此,今后建立一个矿泉水水厂,首先要考虑矿泉水水源地的地质环境,要加强矿泉水水源地的地质环境保护工作,企业要严格按照矿泉水规划进行开采。当地政府对矿泉水资源的管理,也是在为企业把好此关,以避免企业遭受损失。今后各企业在建矿泉水厂前,重点是要做好矿泉水水源地的地质环境评价和矿泉水资源的保护规划。对已投产的矿泉水水源地要加强矿泉水水源地的保护区建设以保证矿泉水资源的可持续利用。国家还将通过建立优质矿泉水水源地保护示范工程,实施创优质名牌矿泉水发展战略,来带动矿泉水业的健康发展。优质矿泉水类型的选择、良好的矿泉水水源地环境的评价、严格的矿泉水水源地保护区的建立与企业的科学管理是矿泉水业可持续发展的保障。

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