《泉韵承德》科普系列
来源:地调局环境监测院 刘文波 李志明 刘艳明 鲁重生 邹雅雯 陈自然 赵博 康伟
发布时间:2019-04-17
前言
“泉”的通俗解释，是从地下流出的水源。古往今来，人民群众对泉水怀有“饮水思源”的情怀。而各类考古、文字与诗篇等与泉水有着不解之缘。对水文地质与水资源专业领域来说，泉水更是探秘地球表层以下含水空间最天然、最直接的信号，能灵敏指示地表以下看不见也摸不着的水源数量、质量、温度及地质构造等。自然资源部中国地质调查局地质环境监测院自2019年初承担“承德地区水文地质调查”项目以来，通过前期预研究和野外踏勘，发现承德地区的泉水无论在数量、质量、温度、成因、人文历史或逸闻趣事方面，均有其独特之处。于是，项目组集合全体成员力量，在统计分析大量科学数据、历史典籍和文献的基础上，力图从科学普及的视角，深入浅出地把承德地区泉之神韵充分展现给读者。
《泉韵承德》科普系列，共分为“数量篇”、“质量篇”、“温度篇”、“成因篇”、“人文历史篇”及“逸闻趣事篇”。
泉韵承德之一 数量篇
（邹雅雯 刘文波 李志明 康伟）
承德地处内蒙古高原和燕山腹地之间，独特的山形河谷，孕育了一方灵山秀水。从空中俯瞰，百余条清流从山间溪沟发源，自北向南切过群山峡谷，汇入滦河、潮白河、辽河与大凌河四大水系。如果说承德的河川溪流是一条条玉带，这些玉带沿途串起的泉眼，则似千百颗熠熠生辉的蓝宝石，镶嵌在深山峡谷之间，是对“紫塞明珠”、“水心山骨”最灵动的注脚。
尽管承德地区利用泉水历史悠久，清朝康熙皇帝曾以“环左右百里，周多名泉”描述避暑山庄外的山泉，但泉水的准确个数、泉流量等数量记载，直到现代才有了详细记录。据中国地质环境监测院统计，上世纪90年代，大大小小的泉眼数量曾多达1500眼以上（图1），远远高出我国北方地区其他“泉城”的泉眼数量。承德地区泉流量与泉城济南4大泉群相当，累计约1亿吨/年，相当于1万户家庭（4口）35年的用水量。2015年前后，开展了泉水数量和流量再次核查，已证实当前承德地区泉水总数约400眼，天然流量年均累计约4000万吨，相当于1万户家庭（4口）14年的用水量。
图1 20世纪90年代承德地区泉点分布示意图
（*注:中国地质环境监测院统计编制）
凭借首屈一指的泉水数量，承德已称得上“泉城”，加上独特的古行宫历史，更使承德的泉具备“皇家”人文特质，清代御路（行宫）周边的泉水数量达到100处以上（图2）。在泉城承德众多泉水之中，不乏闻名中外的名泉。例如，避暑山庄（热河行宫）的热河泉，每到冬季热气蒸腾，形成云蒸霞蔚之奇景（图3），与避暑山庄内的山景雪景相映成趣，获得“山庄以山名，而胜趣实在水”、“名泉亦多览，未若此为首”的美誉；距离承德市44公里的头沟汤泉（头沟镇汤泉村）、中关镇的“御井”泉、燕格柏乡的寿山泉等（图4），也是有着深厚历史底蕴的名泉之一。
图2 清代御路（行宫）带周边的泉水
（* 中国地质环境监测院统计编制）
最近几年，秉承“水源涵养、绿色发展”及“绿水青山就是金山银山”等发展理念，承德凭借得天独厚的优势，开展了重点矿泉水和山泉水勘查项目36个，发现矿泉水、山泉水泉点345处，圈定了隆化县八里营、平泉县永安、丰宁县岗子等优势矿泉开发潜力区，初具规模的84个，已探明天然矿泉水资源量3200万吨/年，天然山泉水资源量6100万吨/年，估算远景资源量达到1.6亿立方米/年。2019年1月17日，中国民族卫生协会健康饮水专业委员会授予承德“中国生态好水源集聚区”荣誉称号，成为我国第六家获此殊荣的地区。
若青山是承德的风骨，水则是承德的灵魂。在碧水灵泉的滋润下，承德的绿色水产业，正迸发出蓬勃生机。目前，承德市共有10处水源被评定为4A级生态好水源，成为国内获得4A级证书最多的生态好水源集聚区。
独具特色的皇家水文化，也为承德天然矿泉水和山泉水产业发展积淀了厚重的文化基础。“避暑山庄”“热河泉”等一批矿泉、山泉水品牌，正打响做靓“京津水源、皇家矿泉”绿色产业。
图3 热河泉云蒸霞蔚景观
*注：因热河泉汇成仅300米的“最短”河流，早于1933年载入《大英百科全书》；
胡素敏, 卢金凯等编著的《中国名泉》中，热河泉也居于数一数二的地位。
图4 御井泉、长寿山泉保护区
泉韵承德之二 质量篇
（鲁重生 刘文波 李志明 赵博 刘艳明 康伟）
漫步于承德的山间小道，听淙淙泉流与鸟声和鸣，或在炎炎夏日，绿树掩映之下，掬一抔山泉而饮，感受沁人心脾的甘洌；领略承德自然生态之美，泉水的灵动与神韵不可或缺，难怪承德素以京津水源地著称。遍布承德数不清的山间清泉，汇成涓涓溪流、幽涧与大河，更以其优良的水质，滋养着一方水土与民众。
1. 承德山泉之清洌
承德的泉水历来以口感清爽甘洌著称。清代乾隆皇帝曾盛赞伊逊河泉水，他在《荷露烹茶》小序中说道：“水以轻为贵，常制银斗较之。玉泉水斗重一两，惟塞外伊逊河水尚相埒…”，可见，承德泉水自古以来品质优良，非常适合饮用。
近年来，化验分析结果证实，承德泉水中的矿化度极低。在实验室内，将1升承德泉水加热蒸干，残留下来的可溶性固体含量一般低于0.5克。并且，钠离子含量普遍低于钙镁离子，这是承德泉水口感甘洌的主要原因。
2. 山泉中的“神奇”元素
五千多年前，古人就懂得泉水（尤其是温泉水）保健功效，明清时期帝王北巡途中，承德的头沟温泉就因“更得暄暖，乃宜于体”而受到青睐。人们意识到温泉水中含有一些“神奇”的成分，对皮肤病、类风湿、胃病、神经衰弱等疗效显著。
这些“神奇”的成分是什么呢？现代科学证实，承德的泉水质量优良，含有20多种对身体健康有益的物质，主要包括硼酸、偏硅酸、溴、氟、锂、锶、锌、铁、铜、钒、钼、锰等矿物元素，还有的泉水携带地球深部的氡气、镭、硫化氢和二氧化碳等（图1）。其中，低量的硼酸有消炎防腐功效，微量的氟可使牙齿洁白，溶于水中的二氧化碳形成天然汽水。
承德地区泉水锶含量普遍较高，境内有多处天然矿泉水锶含量在1.0 mg/l以上，特别是宽城县东川乡庙岭沟矿泉水锶含量高达10.11～13.81mg/l，达到了锶型医疗专用天然矿泉水标准。不仅如此，承德隆化县中关镇的“御井”矿泉水，在1996年经多次检测，确定为“天然磁化水”。这种“天然磁化水”，500年前就被明代医学家李时珍发现，具有“去疮瘘、长肌肤”、“长饮令人有子”、“易入酒”等神奇功效，具有极高的理疗医用价值。
图1 山泉/矿泉水中的“神奇”元素
3. 优质山泉中的佼佼者
据中国地质环境监测院统计分析，承德地区现已对345处矿泉、山泉进行了勘查，发现了100余处泉水符合我国《饮用矿泉水标准》，根据矿物质含量等级分为三种类型，其中，偏硅酸锶型34处，偏硅酸型21处，锶型66处，锂、硒及高矿化型3处（图2）。最近，又发现宽城县依萍山泉、承德县冰蓝山泉等2处低氘高端茶饮优质好水源。
图2 承德主要矿泉水类型及分布
承德优质天然山泉、矿泉水饮用价值极高，其中的微量组分对人体益处颇多。例如，锶元素利于牙齿和骨骼生长，还能软化血管，预防心血管疾病；偏硅酸可促进骨骼发育，参与人体多糖代谢。丰宁满族自治县潮河源头，有一个“健康长寿村”，村名世代饮用当地高锶含锌矿泉，平均寿命85岁以上，当地泉水被誉为“神水”。
除此以外，承德矿泉水还具备更独特的优势，不仅水龄达到1.8万年，还发现了独一无二的天然磁化矿泉水，还有国内比较稀缺的锂泉、氡泉、以及极为珍贵的天然高锶低氘水，更有一种能同时满足饮用和洗浴的优质热矿泉。
2018年，在“中国生态好水源”评选中，承德是唯一一家送评水样100%达标，共有10处水源评为“AAAA级”生态好水源，是我国获此证书最多的地区。2019年1月承德荣获“中国生态好水源聚集区”荣誉称号，成为继广西巴马、吉林长白山等新兴优质水源地之后，第六家获此殊荣的地区。
4. 优质泉水潜力评价为生态可持续护航
中国地质调查局地质环境监测院正在开展“承德地区水文地质调查”工作，重点工作内容包括：优质矿泉水潜力区圈画、矿泉水中有益元素分析、成因机理研究等，目标是进一步挖掘矿泉水健康价值，运用科学方法确定矿泉、山泉水地下储存量，制定科学的开采方案，促进承德矿泉、山泉水的保护性开发利用。
泉韵承德之三 温度篇
（陈自然 刘文波 刘艳明 赵博）
古往今来，承德因泉水出露多，以“山骨水心”之胜景闻名于世。世代傍着秀水灵山居住的承德民众，无不用自身的生活经验，感知着山泉水的温度。山行路边的一抔清洌、炎炎夏日的冰镇瓜果、溶解冰层的一线热流，以及消乏宁神热气蒸腾的“汤浴”……，所有这一切，构成对泉水温度的切身体会。
1. 古籍里的泉水温度
各类古籍中，有关泉水温度的记载不胜枚举。周朝《周易》记载“寒（冷）泉”，春秋时期《诗经》以“冽彼下泉”形容泉水寒凉，北魏时期《水经》记载“暖泉”，汉代张衡曾著有《温泉赋》。
然而，最先以温度作为泉水初步分类，则要追溯到明朝李时珍编著的《本草纲目》，他将泉水分为“热泉”、“冷泉”等。
古书上记载的冷泉、温泉、热泉甚至“沸泉”，在承德均有分布，典型分布区包括丰宁的洪汤寺、隆化的茅荆坝乡、七家镇、大庙乡、郭家屯镇、承德县的头沟村、围场山湾子乡等，温度从40℃到98℃不等。
2. 科学家对泉水温度的理解
受到测温技术限制，古籍对泉水温度分类，是根据体感温度来确定。而现代，常根据实测计量温度高低，对泉水进行科学分类。热泉与冷泉的分界温度是一般是25℃，大于25℃的称为热泉，小于25℃的称为冷泉；进一步细分，热泉中水温25~40℃的为低温温泉，40~75℃的为中温温泉，大于75℃的为高温温泉。
依据上面的分类方法，全承德地区50余处温泉中，高温温泉13处，中温温泉25处，低温温泉21处，冷泉的数量多达1000余处（图1）。如以10℃为一个等级分类，40~50℃的10处，50~60℃的11处，60~70℃的3处，80~90℃的7处，90℃以上的6处，历史温度最高达到95℃以上，位于隆化县茅荆坝村和承德市冯营子镇。
图1 承德市热泉、温泉和冷泉分布示意图
（* 中国地质环境监测院统计编制）
有意思的是，历史上被命名为热泉的泉水，未必真的温度很高，而是感觉上的“雾气蒸腾”。例如，驰名中外的承德避暑山庄内，有一眼“热河泉”，若从字面上看，热河泉水的温度一定很高吧？但经过科学测温，热河泉一年四季的水温维持在9~11℃，只能称为冷泉。不过，由于泉水温度常年稳定，尤其在冬季，比承德气温足足高20℃左右，常形成热气蒸腾的景象，被误认为很“热”而得名。这与历史记载相符，清朝康熙于1703年修建热河行宫，但北巡途中“温泉汤浴”，是在2年后建立的汤泉行宫。
3. 泉水温度的利用价值
与世界上其他温泉出露地区一样，承德将泉水温度作为自然资源与能源加以利用，为承德绿色发展注入活力。最直接的利用方式，是将温泉洗浴与旅游、康养结合起来。特定历史时期内只有皇家贵族才能专享的“汤浴”，而今已惠及千千万万旅游休闲的普通大众，深受大家喜爱；此外，泉水的温度（热能）还用于大棚蔬菜种植，热带鱼及冷水鱼的养殖等。近年来，生态文明建设积极倡导清洁能源的开发利用，温泉、地下热水正在替代传统能源，成为城市供暖的首选。
同时，泉水温度对于地球系统科学研究，具有非常重要的价值。泉水来源于哪里？地下水如何被升温？温水的运移途径是什么？温度的变化有什么指示意义？地下的热能储量有多大？近年来，中国地质调查局的地质和水文地质研究人员，正在通过研究泉水的温度，求解来自地球深部的谜题。
（未完待续，敬请期待）
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