李善民, 劉紅舟,陶 悅,周潔軍,農(nóng)澤喜

(中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司/廣西環(huán)境治理工程技術(shù)研究中心/廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西 桂林 541004)

地?zé)豳Y源是一種清潔可再生能源,對(duì)于緩解我國(guó)能源局勢(shì)緊張,改善能源結(jié)構(gòu),促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義[1]。本文通過(guò)分析研究楊梅沖溫泉地?zé)崃黧w的化學(xué)特征,開(kāi)展多種開(kāi)發(fā)用途的質(zhì)量評(píng)價(jià),為科學(xué)合理、可持續(xù)利用該地區(qū)地?zé)豳Y源,促進(jìn)溫泉旅游經(jīng)濟(jì)綠色健康發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)概況

楊梅沖溫泉位于廣西賀州市黃田鎮(zhèn)路花村,北鄰姑婆山國(guó)家森林公園,屬于花崗巖低山窿丘谷地貌,整體地勢(shì)北高南低。上覆第四系桂平組(Qhg)砂質(zhì)粘性土,基巖為中生代燕山期侵入的花崗巖(K1ηγ或K1ξγ),巖性為中-細(xì)粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖和細(xì)粒斑狀黑云母正長(zhǎng)花崗巖。溫泉為斷裂對(duì)流型帶狀地?zé)嵯到y(tǒng),水熱活動(dòng)由近南北向分布的姑婆山斷層(F1)和楊梅沖次級(jí)斷層(F1-1)控制,地?zé)崴邮艽髿饨邓偷乇硭闹苯友a(bǔ)給以及花崗巖風(fēng)化帶裂隙水的間接補(bǔ)給,在水力和熱力的驅(qū)動(dòng)下沿著斷層裂隙和巖石孔隙向深部運(yùn)移,經(jīng)過(guò)緩慢的循環(huán)交替、水熱對(duì)流作用后,通過(guò)鉆孔或裂隙通道上升地表進(jìn)行排泄。區(qū)內(nèi)現(xiàn)有1處溫泉露頭及3處鉆孔(ZK01地?zé)峥碧娇?ZK02、ZK03地?zé)峋?,平均涌水量3.84～45.79 m3/h,平均涌水溫度37.2℃～46.0℃,地?zé)犷愋蜑橹械蜏氐責(zé)崽?圖1)[2]。

2 樣品采集與測(cè)試

2020年3月在研究區(qū)采集地?zé)崴治鰳悠?件,氡氣測(cè)量樣品4件,硫化物分析樣品2件,放射性分析樣品1件。樣品采集同時(shí)測(cè)定其溫度、pH、電導(dǎo)率及氧化還原電位。主要陰、陽(yáng)離子使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(iCAP 7400 Radial)進(jìn)行測(cè)定;微量元素使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(iCAP Q)進(jìn)行測(cè)定;氡氣采用FD216環(huán)境氡測(cè)量?jī)x測(cè)定。上述檢測(cè)分析由自然資源部南寧礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心、自然資源部巖溶地質(zhì)資源環(huán)境監(jiān)督檢測(cè)中心、廣西壯族自治區(qū)三一〇核地質(zhì)大隊(duì)檢測(cè)中心、桂林市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所分別完成。

表1 地?zé)崃黧w物理化學(xué)檢測(cè)結(jié)果一覽表 mg/L

1-第四系桂平組;2-泥盆系唐家灣組;3-泥盆系信都組;4-早白堊世正長(zhǎng)花崗巖;5-早白堊世二長(zhǎng)花崗巖;6-晚侏羅世正長(zhǎng)花崗巖;7-巖相分界線;8-整合巖層界線;9-斷層;10-破碎帶;11-溫泉;12-地?zé)峋?13-礦區(qū)范圍;14-地?zé)崽锓秶?15-物探線;16-河流

3 地?zé)崃黧w物理化學(xué)特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)內(nèi)1處溫泉露頭及3處鉆孔(ZK01地?zé)峥碧娇?ZK02、ZK03地?zé)峋?的地?zé)崃黧w樣品進(jìn)行室內(nèi)檢測(cè)分析(表1)。地?zé)崃黧w為無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味,無(wú)任何懸浮物,水溫在37.2℃～46.0℃之間,pH值為7.91～8.24,屬弱堿性水;溶解性總固體為188～211 mg/L,屬于低礦化度的淡水;總硬度為44.3～46.5 mg/L,屬于軟水;水質(zhì)類型為HCO3-Na型水。

4 地?zé)崃黧w質(zhì)量評(píng)價(jià)

4.1 地?zé)崃黧w用途評(píng)價(jià)

4.1.1 作為理療熱礦水的質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GB/T 11615-2010)附錄E《理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[3]對(duì)本區(qū)地?zé)崃黧w進(jìn)行作為理療熱礦水的質(zhì)量評(píng)價(jià)(表2)。地?zé)崃黧w中偏硅酸(H2SiO3)含量為51.6～53.9 mg/L,氟(F)含量為5.03～6.66 mg/L,氡(Rn)濃度為195.24～1 369.30 Bq/L,均達(dá)到命名礦水濃度;平均水溫為37.2℃～46.0℃,達(dá)到溫水要求;其他組分均未達(dá)到有醫(yī)療價(jià)值濃度。綜合評(píng)價(jià),楊梅沖溫泉地?zé)崃黧w命名為HCO3-Na型含氟、偏硅酸、氡溫水。

4.1.2 作為飲用天然礦泉水的質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)飲用天然礦泉水》(GB8537-2018)[4]對(duì)本區(qū)地?zé)崃黧w進(jìn)行作為飲用天然礦泉水的質(zhì)量評(píng)價(jià)(表3～表6)。地?zé)崃黧w物理感官要求只有色度和滋味、氣味滿足,界限要求僅有偏硅酸一項(xiàng)滿足,其余均未滿足要求;限量指標(biāo)中氟化物含量超標(biāo)3倍以上;污染物指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)或未檢測(cè)。因此,地?zé)崃黧w不適宜作為飲用天然礦泉水開(kāi)發(fā)利用。

4.1.3 作為生活飲用水的質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2022)[5]對(duì)本區(qū)地?zé)崃黧w進(jìn)行作為生活飲用水的質(zhì)量評(píng)價(jià)(表7)。地?zé)崃黧w中氟化物含量超標(biāo)5倍以上,達(dá)不到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。因此,地?zé)崃黧w不適宜作為生活飲用水開(kāi)發(fā)利用。

4.1.4 作為農(nóng)業(yè)灌溉用水的質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)[6]對(duì)本區(qū)地?zé)崃黧w進(jìn)行作為農(nóng)業(yè)灌溉用水的質(zhì)量評(píng)價(jià)(表8)。地?zé)崃黧w水溫大于35℃,氟化物濃度超標(biāo),達(dá)不到農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此,地?zé)崃黧w不適宜作為農(nóng)業(yè)灌溉用水開(kāi)發(fā)利用。

表2 理療熱礦水水質(zhì)評(píng)價(jià)表 mg/L

表3 感官要求評(píng)價(jià)表 mg/L

表4 界限要求評(píng)價(jià)表 mg/L

表5 限量指標(biāo)評(píng)價(jià)表 mg/L

表6 污染物指標(biāo)評(píng)價(jià)表 mg/L

4.1.5 作為漁業(yè)用水的質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB11607-89)[7],并在廣泛參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,將漁業(yè)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)(表9)。根據(jù)養(yǎng)魚(yú)水質(zhì)評(píng)價(jià)分級(jí)表,對(duì)本區(qū)地?zé)崃黧w進(jìn)行作為漁業(yè)用水的綜合評(píng)價(jià)(表10),評(píng)價(jià)結(jié)果為勉強(qiáng)可作為漁業(yè)用水。但是,由于地?zé)崃黧w水溫在37.2℃～46.0℃之間,溫度過(guò)高是不適合養(yǎng)魚(yú)的。綜合評(píng)價(jià),本區(qū)地?zé)崃黧w不適宜作為漁業(yè)用水開(kāi)發(fā)利用。

表7 生活飲用水評(píng)價(jià)表 mg/L

表8 農(nóng)業(yè)灌溉用水評(píng)價(jià)表 mg/L

4.2 有用礦物組分評(píng)價(jià)

根據(jù)1987年《礦產(chǎn)工業(yè)要求參考手冊(cè)》)[8]對(duì)本區(qū)地?zé)崃黧w中有用礦物組分進(jìn)行評(píng)價(jià)(表11),地?zé)崃黧w中有用礦物組分均未達(dá)到工業(yè)要求。

表11 有用礦物組分評(píng)價(jià)表 mg/L

4.3 腐蝕性和結(jié)垢性的質(zhì)量評(píng)價(jià)

4.3.1 腐蝕性質(zhì)量評(píng)價(jià)

研究區(qū)地?zé)崃黧wpH值為7.91～8.24,屬弱堿性水,采用腐蝕系數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)地?zé)崃黧w的腐蝕性進(jìn)行評(píng)價(jià),計(jì)算公式如下:

Kk=1.008(r(Mg2+)r(HCO3-))

(1)

式中:r是表示離子含量的每升毫克當(dāng)量數(shù)。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):若Kk>0,為腐蝕性水;

若Kk<0,且Kk+0.050 3Ca2+>0,為半腐蝕性水;

若Kk<0,且Kk+0.050 3Ca2+<0,為非蝕性水。

評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表12,從表中可知,楊梅沖溫泉地?zé)崃黧w為非腐蝕性水。

表12 地?zé)崃黧w腐蝕性評(píng)價(jià)表

4.3.2 結(jié)垢性質(zhì)量評(píng)價(jià)

參照工業(yè)上用鍋垢總量H0(mg/L)來(lái)評(píng)價(jià)地?zé)崃黧w的結(jié)垢性,計(jì)算公式如下:

H0=S+C+36r(Fe2+)+17r(Al3+)+20r(Mg2+)+59r(Ca2+)

(2)

式中:S為地?zé)崃黧w中的懸浮物含量(mg/L),由于含量很少,可忽略不計(jì);C為膠體含量(mg/L):C=SiO2+Fe2O3+Al2O3;r是表示離子含量的每升毫克當(dāng)量數(shù)。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):鍋垢總量H0<125,稱為鍋垢很少的地?zé)崃黧w;鍋垢總量H0=125～250,稱為鍋垢少的地?zé)崃黧w;鍋垢總量H0=250～500,稱為鍋垢多的地?zé)崃黧w;鍋垢總量H0≥500,稱為鍋垢很多的地?zé)崃黧w。

評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表13,從表中可知,楊梅沖溫泉地?zé)崃黧w為鍋垢很少的地?zé)崴?/p>

表13 地?zé)崃黧w結(jié)垢性評(píng)價(jià)表

5 結(jié)語(yǔ)

(1)楊梅沖溫泉為斷裂對(duì)流型帶狀地?zé)嵯到y(tǒng),水熱活動(dòng)由近南北向分布的姑婆山斷層(F1)和楊梅沖次級(jí)斷層(F1-1)控制,地?zé)崴邮艽髿饨邓偷乇硭闹苯友a(bǔ)給以及花崗巖風(fēng)化帶裂隙水的間接補(bǔ)給,在水力和熱力的驅(qū)動(dòng)下沿著斷層裂隙和巖石孔隙向深部運(yùn)移,經(jīng)過(guò)緩慢的循環(huán)交替、水熱對(duì)流作用后,通過(guò)鉆孔或裂隙通道上升地表進(jìn)行排泄。

(2)通過(guò)對(duì)地?zé)崃黧w樣品檢測(cè)分析,地?zé)崴疄闊o(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味,無(wú)任何懸浮物,水溫在37.2℃～46.0℃之間,pH值為7.91～8.24,屬弱堿性水;溶解性總固體為188～211 mg/L,屬于低礦化度的淡水;總硬度為44.3～46.5 mg/L,屬于軟水;水質(zhì)類型為HCO3-Na型水。

(3)通過(guò)對(duì)地?zé)崃黧w質(zhì)量評(píng)價(jià),楊梅沖溫泉地?zé)崃黧w命名為HCO3-Na型含氟、偏硅酸、氡溫水,地?zé)崴衅杷?H2SiO3)含量為51.6～53.9 mg/L,氟(F)含量為5.03～6.66 mg/L,氡(Rn)濃度為195.24～1 369.30 Bq/L,適宜用于理療熱礦水開(kāi)發(fā);不適宜作為飲用天然礦泉水、生活用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水和漁業(yè)用水;地?zé)崃黧w為非腐蝕性、結(jié)垢性差的地?zé)崴?/p>