2016年01月13日 星期三

《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迷题。
 

 

  

  (未完待续,敬请期待)
 

 

  

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