吉林省抚松县上清泉饮用天然矿泉水开发利用方案

2022-01-19方岩刘刚

吉林地质 2021年4期

方岩，刘刚

吉林省水文地质调查所，吉林长春 130012

0 引言

吉林省抚松县天然矿泉水资源极其丰富，日流量大、水质好、无污染，是世界上相对比较优质的天然饮用矿泉之一。 2016年吉林省水文地质调查所对抚松县上清泉进行勘查，上清泉取水水源为自流泉水，为偏硅酸型矿泉水，因此，我们对吉林省抚松县上清泉饮用天然矿泉水资源进行开发利用分析。

1 自然地理概况

1.1 交通位置

抚松县位于吉林省东南部，长白山西北麓。西隔头道松花江与靖宇县相望，北与桦甸市、敦化市隔二道松花江相邻，东南部与长白朝鲜族自治县毗连。上清泉位于吉林省的抚松县露水河镇清水河村，区内交通比较发达。区内有长白—抚松等公路与邻县市相通，以县城为中心的公路通往各乡镇村屯，营城—松江河高速公路现已开通，交通便利。便捷的交通网络为矿泉水的开发创造了有利的交通条件。

1.2 地形、地貌

上清泉所在区域最低点位于区域东北部，海拔标高630 m左右，最高点位于区域西南部，海拔标高770 m，相对高差140 m。区内地貌按成因类型、成因形态和形态单元划分，主要为侵蚀火山地貌火山熔岩玄武岩台地。在区内广泛分布第四系下更新统军舰山组玄武岩。上清泉位于玄武岩台地上，海拔标高为670 m。

1.3 气象水文

上清泉所在区域属北温带大陆性半湿润气候区，四季分明，其特点是大陆性季风明显，春季干旱多风，夏季湿润多雨，秋季温和凉爽多晴天，冬季寒冷漫长多雪。区内水系发育，主要有大蒲春河、小蒲春河等河流分布，河流主要由西向东展布。极端最高气温34.9 ℃，极端最低气温-37.7 ℃，多年平均气温4.5 ℃。多年平均降水量765 mm，降水多集中在6、7、8月份。多年平均蒸发量1 000 mm，无霜期125天，最大冻结深度1.8 m。

2 矿泉水资源概况

2.1 地质构造

本区地质构造位于华北板块(Ⅰ)，胶辽陆块(Ⅱ)，龙岗古陆块(Ⅲ)，通化—两江裂陷槽(Ⅳ)的中部。区内地质构造发育，复杂的地质构造控制了区域上各类型地下水的形成与分布，同时也为矿泉水的形成提供了空间环境。

2.2 地层

区内发育地层主要为新生界第四系下更新统军舰山组(βQ1j)，岩性为灰黑色橄榄玄武岩及含斜长石斑晶玄武岩组成，隐晶质结构，杏仁气孔状构造，孔洞之间连通性较好，厚度在110 m以上，与下伏地层为整合接触。

2.3 水文地质

根据区域地下水的赋存条件、水理性质及水力特征，工作区内地下水类型主要为玄武岩类孔洞裂隙水(图1)。

图1 区域水文地质图Fig.1 Regional hydrogeological map1.下更新统军舰山组玄武岩；2.地下水流向；3.地表水体；4.上清泉：右为流量(L/s)；5.勘查区范围；6.剖面线。

地下水主要赋存于新生界第四系下更新统军舰山组玄武岩孔洞裂隙中，气孔状玄武岩孔洞间连通性好，无充填物，节理裂隙发育，有利于降水渗入和地表水补给，地下水多以泉的形式排泄于地表，单泉流量在1～10 L/s，水量丰富。水化学类型以重碳酸钙型水为主，矿化度小于0.2 g/L。pH值一般在6.72～7.93。区内玄武岩广泛分布，沟谷深切裸露、植被发育，有利于降水渗入补给。地下水主要接受大气降水渗入补给，以泉的形式排泄于地表(图2)。

图2 水文地质剖面图Fig.2 Hydrogeological profile1.上清泉；2.地下水水位；3.致密块状玄武岩；4.气孔状玄武岩

2.4 矿泉水资源量情况

上清泉枯水期流量为2 016.48 m3/d，丰水期流量为2 268.72 m3/d。为保障矿泉水资源长期开发利用，避免矿泉水水源地生态环境破坏，确定允许开采量为1 391 m3/d，按照年开采时间300天计算，年允许开采量41.73万吨。上清泉平均流量为2 115.61 m3/d，允许开采量占平均流量的69%，该允许开采量的确定，保证程度较高，可作为饮用天然矿泉水开发利用的依据。

2.5 矿泉水形成机制

上清泉出露于新生界第四系下更新统军舰山组玄武岩喷发旋回层面上，气孔状玄武岩孔洞间无充填物，相互间连通性好，为地下水赋存和运移提供了空间环境。

上清泉矿泉水的形成与含水介质密切相关，根据区域地质资料，新生界第四系下更新统军舰山组玄武岩中二氧化硅含量较大，为矿泉水中偏硅酸的富集提供了物质来源。该泉主要接受地下水的侧向径流补给，地下水沿玄武岩孔洞裂隙径流，在循环运移过程中，不断溶解围岩中的二氧化硅和微量元素，使地下水中的某些化学组分含量相对富集，形成偏硅酸型矿泉水。

2.6 矿泉水资源可开采量

依据2017年吉林省水文地质调查所编制的《吉林省抚松县上清泉饮用天然矿泉水勘查评价报告》所述，抚松县上清泉饮用天然矿泉水允许开采量应限制在1 391 m3/d，按每年开采300天计算，即417 300 m3/a。

2.7 水质评价分析

依据2017年吉林省水文地质调查所编制的《吉林省抚松县上清泉饮用天然矿泉水勘查评价报告》所述，抚松县上清泉矿泉水中阴离子以重碳酸根为主，质量浓度36.6～44.50 mg/L，阳离子以镁离子为主，质量浓度2.61～3.75 mg/L，次为钙、钠离子，质量浓度分别为6.17～7.99 mg/L、4.07～4.43 mg/L。溶解性总固体87～93.92 mg/L，pH值6.72～7.93，氯离子质量浓度0.89～1.0 mg/L。水质较稳定，水化学类型为重碳酸镁钙型水，偏硅酸质量浓度为30.18～33.2 mg/L，已达到《国家食品安全标准饮用天然矿泉水》(GB8537-2018)国家标准，为偏硅酸型矿泉水[1](表1)。

表1 上清泉饮用天然矿泉水化学分析结果表

抚松县上清泉饮用天然矿泉水中其它限量指标、污染指标、微生物指标均符合《国家食品安全标准饮用天然矿泉水》(GB/T8537-2018)国家标准[1]。矿泉水的水样采集、保存、运输及水质检验方法均符合《国家食品安全标准饮用天然矿泉水检验方法》(GB/T8538-2016)国家标准[2]。

3 产品需求现状和预测

3.1 产品需求现状

伴随着中国社会经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，人们对饮用水，特别是对天然矿泉水的需求及其作用认识也不断提高。天然矿泉水以其优良的品质，在市场中的份额大幅增长。天然矿泉水将成为中国饮用水市场的主导产品。

当今，国外健康饮水观念已成为主流。在国际上，天然矿泉水曾被称为贵族水。如法国人十分喜爱矿泉水，共有50多家大的矿泉水厂，维希是世界著名的矿泉城，巴黎每条街的酒吧、车站、旅游景点、饭店、食品店都销售矿泉水，而且都是法国自产的。再如德国拥有235家较大的矿泉水企业，矿泉水年总产量近900万吨，出口的矿泉水不到80万吨，德国人的人均矿泉水消费量为65 kg/a。韩国人也很重视矿泉水养生，90%以上的韩国人崇尚饮用天然矿泉水。

我国是人均矿泉水消费量是世界上最低的国家之一，按目前我国矿泉水产量，人均年消费矿泉水仅有1.5 L，相当于意大利人均消费水平的1%，如果人均消费增加1 L，矿泉水产量将比目前增加2/3，所以，我国矿泉水的消费市场潜力是很大的。现在我国矿泉水消费市场主要在大中城市和旅游地区。出行人口消费量大，儿童比成年人消费的多。随着经济水平的不断提高，城乡消费差别的缩小，矿泉水的消费市场将由大中城市扩展到中小城市，由旅游流动人口扩大到常驻人口，由富裕家庭到一般家庭。矿泉水消费市场将继续扩大。

由于抚松县上清泉饮用天然矿泉水允许开采量应限制在1 391 m3/d，按每年开采300天计算，即417 300 m3/a，远小于市场需求量，因而需要加快矿泉水企业合理开发利用矿泉水资源。

3.2 产品需求预测

据2015年至2020年中国高端矿泉水产业运行态势及投资战略研究报告表明，饮用天然矿泉水以富含多种对人体健康有益的化学组分和微量元素，愈来愈受到广大消费者的欢迎，因而其市场前景良好。矿泉水以其自身品质的优越性，必然会在饮品行业中占据重要地位。从20世纪90年代中期，纯净水、蒸馏水开始作为饮料充斥市场，并占据了市场很大一部分份额。随着人们对水科学认识的不断提高，这些水对人体健康的影响已被越来越多的人们所认识。随着时间的推移，纯净水、蒸馏水等将退出饮水市场，为矿泉水发展留下相当大的空间，扩大了发展潜力。

我国的矿泉水行业渐渐步入成熟，随着市场消费观念和科学饮水观念的提高，矿泉水在饮用水市场中的份额不断提升，中国矿泉水市场每年都以20%的速度递增，2018年我国矿泉水消费量达到2 000万吨，预计在2025年我国矿泉水消费量将超过5 000万吨。况且上清泉主要销售方式是建立稳定的销售网络和营销队伍，以国内批发为主，市场零售为辅。充分利用互联网信息平台，掌控市场动态，及时调整销售策略。

本项目年销售350 mL瓶装天然泉水25 714.29万瓶，每瓶0.8元，3 L瓶装天然泉水5 333.33万瓶，每瓶5元，产品售价(不含税)按出厂价计，经估算年均销售收入为45 820.94万元。

4 矿泉水资源保护方案

为确保抚松县上清泉饮用天然矿泉水资源在开发利用过程中免遭污染破坏，根据《天然矿泉水资源地质勘查规范》(GB/T 13727-2016)国家标准要求[3]，结合该矿泉井饮用天然矿泉水水源地地质和水文地质条件，设立矿泉水资源Ⅲ级保护区，并在保护区界设置固定标志及相应保护措施[4-5]。

矿泉水水源地卫生保护区建立与划分方案如下：

Ⅰ级保护区(安全保护区)：①范围包括天然矿泉水水源地取水点、引水及取水建筑设施所在地区；②保护区边界距取水点为50 m半径；③保护区范围内无关人员不得居住或逗留，不得兴建与天然矿泉水水源引水无关的建筑，进行任何影响水源地保护的活动，取消一切可以导致天然矿泉水水源污染的因素。

Ⅱ级保护区(内保护区)：①范围包括Ⅰ级保护区的周边地区，即地表水及潜水向矿泉水水源取水点流动的径流地区；②保护区边界距离Ⅰ级保护区边界50 m；③范围内不得设置可导致天然矿泉水水源水质、水量、水温改变的工程，禁止进行可能引起矿泉水含水层污染的人类生活及经济工程活动。

Ⅲ级保护区(外保护区)：①范围包括水源补给地区，距取水点500 m半径范围；②在此区内只允许进行对矿泉水水源地地质环境没有危害的经济工程活动。

抚松县上清泉水源保护区保护措施如下：

划立界碑、警示牌：水源保护区界分别设置界标或警示标志，界标上映明确Ⅰ级保护区、Ⅱ级保护区、Ⅲ级保护区。

水源保护工程：在泉点及集水池上方设泵房，以泉点为中心，半径50 m处设置防护网，高度约2 m，材质为铁丝网，在对外交通便利处设置大门。

监控工程：在矿泉水水源井建立水源地水量监控系统，实时监控矿泉水水量。

5 结论

上清泉点附近无地质遗迹及人文景观分布。矿泉水在开发利用过程中，主要为矿泉水厂区内的生产生活建筑物，无其它地面工程，对地形地貌景观影响较轻。开采方式为集水池收集自然流淌的泉水，再经过水泵提水，通过地下管道输送至厂区，能够满足项目需求，对矿泉水天然流场不会产生任何改变和影响。矿区生态环境良好，尚未有地质灾害发生，引发地质灾害的可能性小。抚松县上清泉允许开采量为1 391 m3/d。根据2016年4月至2017年3月底对该泉进行了地下水动态监测资料，查明取水层位新生界第四系下更新统军舰山组地下水动态特征，通过一个水文年的动态观测资料分析，地下水埋深、水温动态稳定，气象因素对地下水动态影响不明显，取水不会对矿泉水含水系统产生影响。不会破坏含水层的结构,也不会造成含水层中水位下降及水质恶化等不良现象，矿泉水生产对地下水影响程度较轻。