豫北对流型地热区热矿水的特点及理疗作用

姜宝良, 张石磊, 豆敬磊, 余晨

(1.华北水利水电大学,河南 郑州450045; 2.河南省地质博物馆,河南 郑州450016)

豫北对流型地热区热矿水的特点及理疗作用

姜宝良1, 张石磊1, 豆敬磊2, 余晨1

(1.华北水利水电大学,河南 郑州450045; 2.河南省地质博物馆,河南 郑州450016)

在豫北发现的两处对流型地热区，由于对水质特征及利用价值认知不足，使这一宝贵的地热资源没有发挥应有的作用。本文通过对豫北两处地热区的地质背景、热矿水水化学特征的分析，依据国家有关标准对热矿水进行评价，并详细论述了热矿水中的各种成分的理疗作用。这两处热矿水含有多种对人体有益的矿物质和微量元素及放射性气体。现代医学研究证明：用该热矿水进行长期洗浴，具有很好的理疗作用。研究成果可指导类似地热资源的合理开发利用，使宝贵的热矿水资源发挥应有的价值，造福人类。

对流型地热区；热矿水；化学特征；理疗作用

地热资源作为新能源中唯一的地下矿藏，集热、矿、水为一体，具有洁净、廉价、易开采、用途广泛等特点，受到世界各国的广泛重视[1]。开发利用地热资源，在改善生态环境，提高人们健康水平，促进相关产业经济发展，扩大就业等方面具有重要意义，也是构建“资源节约型、环境友好型”社会提倡的矿产资源。国务院2013年颁布的《大气污染防治行动计划》(国发〔2013〕37号)首次将地热能开发利用排在第一位。开发利用地热资源也完全符合中共中央十八大五中全会提出的“坚持绿色发展”的基本国策。

目前，在豫北发现了两处对流型地热异常区(简称地热区)，均是当地打井时无意发现的。一处位于济源市五龙口镇省庄村北部(简称五龙口温泉)，于1984年发现；另一处在辉县市张村乡滑峪村东北部的龙溪温泉(简称龙溪温泉)，于2014年发现。由于对热矿水水质及利用价值认识不足，影响了热矿水的合理开发利用，造成了资源的巨大浪费，使这一宝贵的地热资源没有发挥应有的价值。

通过多年调查研究和水质分析，豫北地热区不仅蕴含丰富的地热资源，且其水中含有多种对人体有益的矿物质和微量元素，具有良好的理疗作用。

1 研究区地质背景

豫北的两处地热区均位于太行山的低山丘陵和山前平原的交接地带，在数条深大断裂带的交汇部位，是地下热岩浆与沿断裂破碎带渗入地壳深处的大气降水接触后，经几十年甚至上百年的演变、渗透，最终转移到地表浅部，被人们发现而开发利用。两处地热区地热井深300 m左右，水温均超过50 ℃，最高达100 ℃[1]。

两处地热区的地层从上到下，主要为奥陶系中统灰岩、下统白云岩和白云质灰岩；寒武系上统泥质条带白云岩和白云质灰岩、中统厚层状鲕状灰岩、下统的页岩；元古界的石英岩状砂岩；太古界的片麻岩。石炭系和二叠系的砂岩、泥岩及煤系地层有零星分布。含水层为奥陶系和寒武系中上统的灰岩、白云质灰岩及白云岩为主的裂隙岩溶含水层，寒武系下部的页岩为隔水保温层；热储层为元古界的石英岩和石英砂岩及太古界的裂隙含水储热层。区域均有岩浆岩存在，即有火山活动的痕迹，为地热区提供了地热源[2]。

2 地下水化学特征

岩石的地球化学条件是地下水水质形成的基础，不同时代、不同性质的岩石具有不同的地球化学特征。热矿水的形成，是特定地质环境中的地下水在一定的水温、水压及水动力条件下，水岩长期作用，经溶滤、阴阳离子交换吸附、生物地球化学等一系列的物理化学作用，岩石中的有益元素进入到地下水中，形成不同类型的热矿水[1]。

豫北对流型地热区热矿水是沿构造裂隙深部循环形成的，大气降水渗入地下深处，受高温、高压影响，溶解了地下水滞留区内的部分矿物质，随后在地下水流动过程中又溶解了通道中的一些化学组分，同时随着水文地球化学环境的改变，又有些矿物质沉淀下来，有的呈气体逸散出来。因而形成了与浅层地下水(水温20 ℃左右的冷水)化学成分截然不同的热矿水，见表1。由表1可知，地热区热矿水和冷水的化学成分截然不同，特别是热矿水中的氟、溴、锶、锂、偏硼酸、偏硅酸、溶解性总固体、钾、钠、氯离子、硫酸根等的含量比冷水中的高得多，重碳酸根、钙、镁的含量比冷水中的少；水化学类型完全不同，热水为Cl·SO4—Na型，冷水为HCO3—Ca·Mg型。

表1 豫北地热区热矿水与冷水主要化学成分对比 mg/L

3 热矿水的特点

豫北对流型地热区热矿水有三大特点：

2)含有大量的氟和偏硅酸。热矿水中氟离子和偏硅酸的含量远比一般地下水高，这主要是由于温度对溶滤作用的影响(热矿水中大多数矿物质的溶解度随温度的升高而增大)。

3)热矿水中含有较多的重金属及各种无机盐类。如锂、锶、钡、锰、铁、铝等含量均较高，见表1。

4 理疗热矿水水质评价及理疗作用

我国是一个拥有丰富温泉资源的国家，利用温泉进行理疗保健的历史非常悠久，史料中关于温泉的记载也相当多。汉代著名科学家张衡所著的《温泉赋》中就说：“有疾病兮，温泉泊焉。”《水经注》记载：“大融山兮出温汤，疗治百病。”明代李时珍在他的《本草纲目》一书中记载：“温汤亦名温泉、沸泉，种类甚多。温泉主治筋骨孪缩，肌皮顽痹，手足不遂，眉发脱落以及各种疥癣等症。”还写到：“庐山有温泉，方士往往教患疥癣、风痛、杨梅疮者，饱食入池久浴，得汗出乃止。”藏医学经典《四部医典》也有对温泉浴疗作用的相关论述，其中提到温泉沐浴能“除垢去臭息体热，壮阳增力并延年”的记载。热矿水之所以具有理疗作用，主要是因为其中含有丰富的对人体有益的多种矿物质和微量元素，当这些矿物质和微量元素的含量达到医疗热矿泉水水质标准时，热矿水就具有较高的理疗价值。

古代医学家没有将药物矿物和热矿水水质联系起来，限制了他们对热矿水的进一步认识。虽然知道温泉对治疗疾病、强身健体和延年益寿有效果，但不能确切了解其化学组分。其实，热矿水水质的形成，正是溶解药物矿物所致。

4.1 理疗热矿水水质评价

豫北对流型地热区热矿水的氟质量浓度高，超过《饮用天然矿泉水》(GB 8537—2008)[3]限量指标(<1.5 mg/L)的要求，也超过《生活饮用水水质标准》(GB 5749—2006)[4]毒理学指标(<1.0 mg/L)的要求，长期饮用易得斑牙、骨硬化(氟骨病)等疾病，有损人体健康；另外，氯离子、硫酸根、溶解性总固体等一般化学指标也超标，因此豫北这两处对流型热矿水不能作为饮用水直接饮用。

根据《地热资源地质勘查规范》(GB/T 11615—2010)附录E理疗热矿水水质标准[5]，分别对豫北对流型热矿水水质进行理疗热矿水评价，见表2。

表2 理疗热矿水水质标准 mg/L

由表2可知：五龙口温泉的氟、偏硅酸达到命名矿水浓度，为氟硅复合型理疗热矿水，锂和偏硼酸达到有医疗价值浓度或矿水浓度；龙溪温泉的氟达到命名矿水浓度，为氟型理疗热矿水。两处温泉的温度均超过50 ℃，还含有其他对人体有益的微量元素和矿物质及放射性氡。因此，豫北地热区的五龙口温泉和龙溪温泉具有很好的理疗作用。

4.2 理疗热矿水的理疗作用

温泉浴的理疗作用包括温度作用、机械作用和化学作用，前两者又统称为物理作用，其物理作用与普通淡水浴相同，而化学作用是温泉(理疗热矿水)浴独特的特异性作用[6-9]。

4.2.1 物理作用

热水的温热能使毛细血管扩张，促进血液循环；而水的机械浮力与静水压力作用，有按摩、收敛、消肿、止痛的功效。热矿水和一般热水均有该作用。

4.2.2 化学作用

温泉理疗作用主要体现在化学作用方面，通过温泉中的各种阳离子、阴离子、游离气体、微量元素及放射性物质等因子，不断刺激体表及体内感觉器官，将这些复合刺激传向大脑皮层，改善中枢神经系统的病理状态，有助于消除肌体的病理过程，从而使其机能恢复正常。沐浴时，温泉的化学成分进入人体有3种途径。一种是通过皮肤进入人体内，如铁、锰、铜、碘等微量元素均可经皮肤进行吸收；二是有些不能经皮肤吸收的，则是附着在皮肤表面形成有医疗作用的“生物薄膜”并发挥作用，或者刺激皮肤感受器，发射性地对机体产生某些调节作用；三是有些气体成分和挥发物质可经呼吸道进入人体，如氡、二氧化碳、硫化氢等，这些物质是脂溶性的，既能通过皮肤进入人体，又可将其挥发部分经呼吸道吸入体内。

4.3 理疗热矿水不同化学成分的理疗作用

热矿水的化学成分不同，会有不同程度的理疗效果，这就是温泉的化学作用。不同热矿水中微量元素、矿物质及放射性气体的理疗功能详述如下。

4.3.1 溴

溴是人体必需的微量元素之一。无论用于理疗、沐浴或饮疗，都具有镇静和调节中枢神经的作用，适用于神经官能症、失眠症、更年期综合症、植物神经紊乱症、神经痛、高血压等症。禁忌症为：出血性体质、肺结核、代偿功能障碍性心血管病、急性发热疾病、急性炎症等。

五龙口温泉溴的质量浓度为0.7～1.8 mg/L，龙溪温泉溴的质量浓度为0.9～1.0 mg/L。

4.3.2 氟

氟可参与骨骼与牙齿的组成及代谢，促进钙、磷在骨骼中的作用和沉积，在牙釉质中形成坚硬的氟磷灰质保护层，使骨骼发育保持正常，氟水适用于骨质疏松及龋齿等症。

五龙口温泉氟的质量浓度为5.0～10.0 mg/L，龙溪温泉氟的质量浓度为4.5～5.5 mg/L。均达到命名矿水浓度，为氟型热矿水。

4.3.3 硫化氢

主要用于理疗和沐浴，对治疗风湿症、痛风、皮肤病等有良好的医疗效果。同时还可以治疗心血管系统、末梢血管系统、神经系统、肢体运动器官、妇科等病症。

五龙口和龙溪温泉有臭鸡蛋味，是硫化氢存在的标志。由于取样的原因，化验结果显示其含量不高。

4.3.4 氯化钠

氯化钠泉的浴疗作用：

1)由于氯化钠具有刺激皮肤，引起皮肤血管扩张的特性，因此其可以改善血液循环，旺盛汗腺和皮脂腺的分泌，促进炎症渗出物的吸收，助长组织新生。另外，洗浴时盐类结晶附着皮肤表面形成保温层，限制体温放散，故有显著的温热感。浴后可保温1 h以上，这也是与一般温浴不同的特点。

2)由于温热和盐类共同刺激皮肤神经、反射性地对体内各系统的机能产生良好的刺激，因此具有以下作用：①促进新陈代谢，增加尿和尿素的排出量，降低血糖，增加白细胞；②镇静神经，调整植物神经的紧张性； ③改善体质，特别是对身体虚弱的儿童有良好的效果；④有镇痛、消炎和脱敏作用；⑤调整内分泌腺功能。

3)高浓度氯化钠泉具有比重高和浮力大的特点，利用它进行自动或他动的水中肢体活动，能加速关节机能的恢复，缓解肌腱的挛缩，软化瘢痕组织，故对运动系统疾病有良好的效果。

4)氯化钠泉浴用适应症：湿疹、牛皮癣、神经性皮炎、皮肤瘙痒症、慢性胃炎、胃酸减少症、慢性胆囊炎、神经痛、神经炎、神经衰弱、慢性附件炎、不孕症、更年期综合症、创伤、下肢溃疡、外伤后遗症、慢性风湿痛、骨关节病、糖尿病、肥胖病、静脉炎等。

五龙口温泉氯化钠的质量浓度为975.42～1 028.6 mg/L，龙溪温泉氯化钠的质量浓度为425.5 ～491.0 mg/L。

4.3.5 锶

锶是人体必须的微量元素，锶可降低人体对钠的吸收，有利于心血管的正常活动，降低心血管疾病的死亡率。锶水对便秘、肠胃疾病、口腔溃疡、龋齿、腰腿病、风湿病、高血压、糖尿病等症有减轻和消除的疗效。

五龙口温泉锶的质量浓度为1.40～2.74 mg/L，龙溪温泉锶的质量浓度为1.33～1.41 mg/L。

4.3.6 锂

锂元素能安定情绪，对人体中枢神经系统活动有调节作用，还可以改善造血功能，提高人体的免疫机能。

五龙口温泉锂的质量浓度为0.50～1.13 mg/L，龙溪温泉锂的质量浓度为0.31～0.37 mg/L。

4.3.7 偏硼酸

偏硼酸有消炎和消毒作用，因而在治疗皮肤病和关节炎方面有显著疗效。

五龙口温泉偏硼酸的质量浓度为1.40～7.94 mg/L，龙溪温泉偏硼酸的质量浓度为0.38～0.39 mg/L。

4.3.8 偏硅酸

偏硅酸是机体生长必不可少的一种元素，是高等有机物和哺乳动物正常生长和骨骼钙化不可缺少的元素，也是生命不可缺少的元素。古诗亦载：“温泉水滑洗凝脂”，即泡温泉有“水滑”的感觉，大多是偏硅酸所起的作用。偏硅酸对皮肤的黏膜有清洁、消炎的作用，可用于治疗各种皮肤病和妇女生殖器官黏膜病，软化皮肤角质，防止皮肤衰老，使皮肤光滑。

偏硅酸适应于治疗神经系统的三叉神经痛，面神经炎，神经根和神经丛疾病，多发性神经炎，植物神经系统疾病，中枢神经系统疾病和损伤；静脉炎，谢栓性静脉炎后遗症；非结核性关节炎和多关节炎，关节周炎；强制性脊椎炎，脊椎炎，软骨炎，外伤性脊椎病，花骨炎，肌炎，纤维炎，肌痛；皮肤系统银屑病，神经性皮炎，脂溢性湿疹，职业性、过敏性湿诊等症。

五龙口温泉偏硅酸的质量浓度为78.0～116.6 mg/L，龙溪温泉偏硅酸的质量浓度为37.7～46.8 mg/L。五龙口温泉达到理疗命名硅水浓度，龙溪温泉达到矿水浓度。

4.3.9 硫酸盐

硫酸盐适应于治疗慢性湿疹、糖尿病、中风、动脉硬化、肥胖症、便秘、跌打损伤、烧伤、割伤等症。

五龙口温泉硫酸根的质量浓度为510.4～589.8 mg/L，龙溪温泉硫酸根的质量浓度为261.28～286.26 mg/L。

4.3.10 铁

铁适应于治疗风湿、更年期障碍、慢性湿疹、脚气等症。

五龙口温泉铁的质量浓度为3.48～7.78 mg/L，龙溪温泉铁的质量浓度为0.14～0.38 mg/L。

4.3.11 碘

碘具有治疗甲状腺肿和消毒杀菌的作用。碘在水中以碘离子存在，当与钠、钾、钙离子结合时，对祛痰、慢性支气管炎、梅毒有疗效。

五龙口温泉碘的质量浓度为0.02～0.29 mg/L，龙溪温泉碘的质量浓度为小于0.05 mg/L。

4.3.12 氡

氡(Rn)是镭(Ra)在蜕变过程中产生的一种弱放射性气体，氡的半衰期为3.825 d。氡的理疗作用主要靠氡及其蜕变产物不断释放的α、β、γ射线对机体发挥特殊的生物学作用。氡作用于机体的途径有3种：①氡与机体直接接触，在机体表面形成一种放射性活动薄膜；②氡经皮肤与黏膜进入机体，散布到全身各器官；③经呼吸器官吸入到人体内散布全身各器官。一般机体所受的作用是三者的结合。

现代科研结果表明：氡泉对人体具有很大功效。第一，能抗衰老。氡是一种气体，当它进入人体神经组织和皮肤后，帮助促进人体组织和皮肤的新陈代谢，对保养皮肤和美容、平衡女性分泌失调、助于睡眠、减轻疲倦和疼痛、治疗多种老年性疾病疗效显著。有人称氡泉为“返老还童泉”。第二，对多种慢性病有显著疗效。泡氡温泉对冠心病、闭塞性动脉内膜炎、高血压、心肌炎、周围神经炎、脊髓神经根炎、慢性关节炎、坐骨神经痛，各种麻痹、糖尿病、痛风、慢性附件炎、更年期综合征、不孕症、慢性湿疹、神经性皮炎、牛皮癣、过敏性皮炎等有一定的疗效，是任何人工合成药物无法替代的。

五龙口温泉氡的质量浓度为4.51～5.33 Bq/L[10]，龙溪温泉氡的质量浓度为 (25.03±1.75) Bq/L。

豫北对流型地热区热矿水中含有多种对人体有益的矿物质和微量元素，是集热、矿、水三位一体的具有多种用途的清洁、理疗资源。

与豫北地热区热矿水类似的北京小汤山温泉，亦为氟硅理疗热矿水，据小汤山疗养院多年的医疗实践表明，小汤山温泉对风湿类、关节炎、皮肤病、心血管疾病等慢性疾病有特殊功效，对运动损伤也有较好的辅助疗效。

现代医学研究认为长期温泉浴具有独特的理疗作用，可治疗：①肌肉关节病变：风湿病性关节炎、腰椎间盘突出症、颈椎病、肩周炎、腰肌劳损、坐骨神经痛等；②消化系统疾病：胃及十二指肠溃疡、胃酸过多、胆石症及外痔肛裂；③心血管疾病：高血压、高血脂症及非胰岛素依赖型糖尿病等；④生殖系统疾病：如盆腔炎、慢性附件炎及男性前列腺增生症；⑤皮肤病(非传染性)：神经性皮炎、湿疹、皮肤瘙痒症、脂溢性皮炎等20余种病症；⑥呼吸系统疾病：支气管炎、哮喘等。对各种老年病的康复有一定作用，有延年益寿之效；也可滋润、漂白皮肤，具有美容养颜的效果。

温泉浴疗适应症广，疗效显著，方法简便，易于操作，使用安全，毒副作用小，深受广大浴疗爱好者的青睐。

温泉浴疗所能治疗的疾病大多是慢性病，高龄老人温泉浴疗偶尔可发生虚脱，溃疡初期、晚期高血压、心功能不全、心力衰竭、急慢性传染病、脑血管病、癫痫、肿瘤、多功能衰竭等危重疾病患者不宜温泉浴疗。

5 结 语

1)豫北的两处地热区均位于太行山的低山丘陵和山前平原的交接地带，在数条深大断裂带的交汇部位，是地下热岩浆与沿断裂破碎带渗入地壳深处的大气降水接触后，经几十年甚至上百年的演变、渗透，最终转移到地表浅部，被人们发现而开发利用的。

2)豫北对流型地热区热矿水的化学特征与浅层地下水(冷水)截然不同，水化学类型也完全不同，热水为Cl·SO4—Na型，冷水为HCO3—Ca·Mg型。

3)豫北对流型地热区的五龙口温泉和龙溪温泉中的氟、偏硅酸、锂、锶、溴、碘、铁、偏硼酸、溶解性总固体、氯化钠、硫酸盐及氡等含量均较高，五龙口温泉氟、偏硅酸达到命名矿水浓度，锂和偏硼酸达到有医疗价值浓度或矿水浓度，为氟硅复合型理疗热矿水；龙溪温泉的氟达到命名矿水浓度，偏硅酸达到矿水浓度，为氟型理疗热矿水。因此，豫北地热区的五龙口温泉和龙溪温泉均具有理疗作用。

4)豫北地热区的五龙口温泉和龙溪温泉，通过浴疗，不仅对多种疾病均有疗效，而且有护肤、美容、疗养之功效。长期洗浴可解除病痛，消除疲劳，焕发青春活力。这两处温泉均具有很好的开发利用价值。

[1]姜宝良,余晨,张石磊,等.济源五龙口地热区热矿水化学特征及成因[J].华北水利水电大学学报(自然科学版),2015,36(5):14-17.

[2]高晓,景金明,杨书民,等.济源市省庄地热区地质 条件及成因分析[J].地质找矿丛,2007，22(3):228-231.

[3]中国轻工业联合会.饮用天然矿泉水：GB 8537—2008 [S].北京：中国标准出版社，2008.

[4]中华人民共和国卫生部.生活饮用水卫生标准：GB 5749—2006 [S]. 北京：中国标准出版社，2006.

[5] 中华人民共和国国土资源部.地热资源地质勘查规范：GB/T 11615—2010 [S]. 北京：中国标准出版社，2011.

[6]大塚吉则[日].温泉疗法——通往康复之路[M].北京:华夏出版社,2012:10-50.

[7]杨建,邱燕燕,王心义.地热水医疗保健作用评价[J].焦作工学院学报：自然科学版,2004,23(6):447-450.

[8]关锌.我国地热资源开发利用现状及对策与建议[J].中国矿业,2010,19(5):7-9.

[9]华北水利水电大学,济源市国土资源局.济源市五龙口 地热区地热资源综合研究[R].郑州：华北水利水电大学, 2014：148-154.

[10]河南省地质矿产厅地质二队.河南省济源市省庄地热 普查报告[R].郑州：河南省地质矿产厅地质二队，1989.

(责任编辑:乔翠平)

Chemical Characteristics and Physiotherapy Effects of Thermal Mineral Water in Convection Type Geothermal Areas in the North of Henan Province

JIANG Baoliang1, ZHANG Shilei1, DOU Jinglei2, YU Chen1

(1.North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China; 2.Henan Geological Museum, Zhengzhou 450045, China)

Due to the insufficient of cognition of water quality features and utilization value, two convection type geothermal areas found in the north of Henan did not play a proper role. In this paper, we analyzed the geological background of the two geothermal areas and the chemical characteristics of thermal mineral water, and evaluated thermal mineral water according to the relevant national standards, also discussed the physiotherapy effects of the various components of the thermal mineral water in detail. The thermal mineral water in two convection type geothermal areas contains multiple beneficial minerals, microelements and radioactive gases. Modern medical research has shown that taking baths with thermal mineral water has good physiotherapy effects. The research results can also guide the rational development and utilization of similar geothermal resources, so that the precious thermal mineral water resources play a necessary role to benefit mankind.

convection type geothermal area; thermal mineral water; chemical characteristics; physiotherapy effects

2015-12-24

国家自然科学基金项目(41372260)。

姜宝良(1962—),男,河南宜阳人,教授,硕导,主要从事水文地质、工程地质、环境地质等方面的研究。E-mail：1801521595@qq.com。 张石磊(1989—),男,内蒙古赤峰人,硕士研究生,主要从事水文地质、工程地质、环境地质等方面的研究。E-mail：791312785@qq.com。

10.3969/j.issn.1002-5634.2016.02.07

TV213.9;P641.5

A

1002-5634(2016)02-0041-06

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