1. 引言
虽然目前为止我国饮用淡水资源丰富，但是由于目前我国人口基数大，人均能饮用淡水资源明显不足，出现严重短缺 [1] [2] [3] [4] [5]。受人类活动的影响，我国淡水水体污染严重，尤其是城市河段淡水资源 [2] [6] - [12]。目前中国超一半人口在饮用水质不达标的水。我国地下水作为饮用水的重要来源，超采或污染非常严重，地下水资源减少趋势严重。目前由于地下水过度开采导致后果非常严重 [13] - [18]。西班牙研究学者 [13] [14] 提出，如果不控制地下水的开采，将会有大量的土地发生由于地下水过度开采导致的地面下沉。我国已经连续发生多起由于我国地下水过度开采利用导致的大量地面及以下沉积水事故 [2] [15] [17]，如：湖南益阳因地下水过度开采导致的600多处地面下沉。大批的学者针对水源保护展开了大量的研究工作 [19] [20] [21]。目前，地下水的合理开采已经充分得到有关国家的高度重视，于2021年9月15日国务院第149次全国常务会议表决通过《地下水管理条例》并自2021年12月1日起开始施行。
永州市湖南零陵区由于地处中国阳明山脉，具有大量的天然水和山泉饮用水资源，这些天然水资源没有完全得到有效综合利用，造成大量的天然水资源流失。如果能够将零陵区这部分天然水资源有效地利用起来，不仅能够缓解一部分地下水开采开发的压力，而且其开发利用过程中不仅能够为地区经济发展提供动力，而且可以创造一定的工作岗位，为农村的经济振兴提供资源和动力。
本论文选取位于零陵区的阳明山脉中部的邮亭圩镇的取水点和位于零陵区的阳明山脉尾部的石岩头镇的取水点，针对其地理位置、水质情况进行分析。
2. 实验方法
2.1. 水样取样
本次测试选取零陵区地处阳明山脉中部的水量较大的(不小于10 m3/s)邮亭圩镇的距生活区500 m左右的河流中相对流速较缓处的水样和地处阳明山山脉尾部水量相对不大(约0.6 m3/s)的石岩头镇的距生活区500 m左右的溪流中的水样。
微生物细菌含量指标测试水样取样：为了能够确保水样不受污染，需将500 mL具塞广口瓶颈部使用纯水浸泡洗净后将广口瓶的具塞头部及口瓶颈部用一层铝箔纱布包扎好，置干燥箱经160℃干热处理灭菌2 h后进行采样。为了确保水样具有代表性，需在流动但又不湍急的水中采样后封好并冷藏保存。
感官测量要求、界限指标和限量指标水样取样：10 L聚乙烯酸酯塑料瓶在加入硝酸溶液(1 + 1)浸泡一天后，使用适量硝酸溶液(1 + 1)洗涤，再用适量自来水再次冲洗干净。洗干净的聚乙烯塑料瓶在流动但又不湍急的水中冲洗三次后进行取样，取样后封存冷藏保存。
2.2. 水样测试
所有指标按照GB8538规定的方法进行测试。其中使用岛津AA-7000测试水样中的总铬；使用氟离子选择电极测试水样中的氟离子含量；使用紫外可见分光光度计UV1800测试水样中的硼酸盐、偏硅酸和阴离子合成剂含量；使用TJ270-30A红外分光光度计测试水样中的矿物油含量；使用930 Compact离子色谱仪测试溴酸盐含量；使用PAB-6000低本底α/β测量水样中总β放射性强度；使用FYDB/FYDT氡钍分析仪测试水样中的226Ra放射性强度；其余金属离子均由Sentech SI 500电感耦合等离子体发射光谱仪测试其含量。
2.3. 水样预处理
微生物含量测试水样经过超滤膜过滤后测试其生物限量指标。限量指标测试水样在通入二氧化碳气体半小时后按照GB8538规定的方法测试其游离二氧化碳含量。
3. 结果与讨论
3.1. 地理位置分析
Figure 1. Map of water intake point (A is the water intake point of Shiyantou and B is the water intake point of Youtingxu)
图1. 取水点地图(A为石岩头取水点位置；B为邮亭圩取水点位置)
本论文选取零陵区两侧代表位置，如图1所示，其中一处选取阳明山脉中部的水量较大的(不小于10 m3/s)邮亭圩镇的距生活区500 m左右的河流中相对流速较缓处的水样；另一处选取阳明山山脉尾部水量相对不大(约0.6 m3/s)的石岩头镇的距生活区500 m左右的溪流中的水样，水质基本能代表整个山脉水质的质量。从这张图中我们可以明显看出，邮亭镇新圩村的取水点直线距离二广高速和泉南高速都非常近，直线取水距离在10公里左右，而实际交通距离约莫仅为20公里左右。与广州邮亭镇新圩直线取水的地点所在位置类似，石岩头村的取水点直线距离泉南高速比较近，直线取水距离十公里左右，实际取水距离也在20公里左右。
两个取水点从运输上来看，邮亭圩取水点更利于运输，而且邮亭圩的水量远远大于石岩头水量。
3.2. 水质分析结果
表1为水样感官测试结果与天然矿泉水要求对比结果，从结果中可以看出石岩头和邮亭圩的水样的感官结果满足天然矿泉水的要求。
Table 1. Comparison of sensory test results of water samples with natural mineral water requirements
表1. 水样感官测试结果与天然矿泉水要求对比
表2为水样界限指标测试结果与天然矿泉水要求对比，此项结果只需要其中一项满足条件即可，从结果中可以看出此七项结果均不符合标准。这主要是由于地下水长期在地下流动，并承受很大压力的情况下，矿物质及游离二氧化碳会远高于地表水的含量。根据我国食品安全管理国家标准制定中的含气饮用天然食品矿泉水标准GB8537-2018，可以对其在国家规定饮用范围内进一步进行处理，达到含气天然饮用矿泉水、充气天然饮用矿泉水、无气天然饮用矿泉水或脱气天然饮用矿泉水的饮用标准，这里采用了在水中通入二氧化碳的方法，结果在3.3中进行讨论。
Table 2. Comparison of water sample limit index test results with natural mineral water requirements (as long as one item meets the standard)
表2. 水样界限指标测试结果与天然矿泉水要求对比(只要有一项达标即可)
表3为水样限量指标测试结果与天然矿泉水要求对比结果，从表中可以看出水样的这些限量指标完全满足天然矿泉水的要求。
Table 3. Comparison between the test results of water sample limit index and the requirements of natural mineral water
表3. 水样限量指标测试结果与天然矿泉水要求对比
表4为水样生物限量测试结果与天然矿泉水要求对比结果，从结果中可以看出，石岩头的水样中的粪链球菌超标，邮亭圩的大肠菌群和粪链球菌两项指标超标，这主要是由于阳明山脉中的生物较多，生物活动会导致相应的指标超标，而采样时间为10月份，此时微生物活性较强，这也是导致此项指标超标的主要原因。根据食品安全国家标准中的饮用天然矿泉水GB8537-2018，可以对其在规定范围内进一步处理，这里使用超滤膜过滤的方法进行处理，结果在3.3中进行对比分析。
Table 4. Comparison between biological limit test results of water samples and requirements of natural mineral water
表4. 水样生物限量测试结果与天然矿泉水要求对比
3.3. 过滤和充二氧化碳后补充测试结果
根据中国食品安全管理国家标准体系中的居民饮用天然水和矿泉水标准GB8537-2018，这里采用了超滤膜过滤和通入二氧化碳的方法进行改善水质，结果如表5所示。从表5中可以看出，经过超滤膜的过滤和补充二氧化碳的方法后，这两处水质都达到了充气天然矿泉水的标准。
Table 5. The water sample is filtered and filled with carbon dioxide to supplement the test results
表5. 水样经过滤和充二氧化碳后补充测试结果
综合分析对比了图表1~5的质量数据分析发现，由于地下水长期一直处于地下水超高压过滤状态，因此其中的天然矿物质和其他游离气体二氧化碳等的含量远远要高于其他地表水，石岩头和邮亭圩两处的水样经过多层超高压滤膜深层过滤和通入游离二氧化碳后达到中国食品安全管理国家标准中的充气饮用天然充气矿泉水标准。石岩头和邮亭圩的水质对比来说，邮亭圩也就是处于阳明山脉的中部的水质明显比石岩头的水质纯净。
3.4. 利润分析
天然山泉水生产成本相对较低，根据《成本控》第三期的“一瓶矿泉水的价格秘密”一文中，以北京某品牌矿权水的生产成本为基础，价格构成如表6所示。
Table 6. Cost composition of mineral water
表6. 矿泉水成本构成
从表6中可以看出，每瓶矿泉水的利润在0.266元左右，以日产能120吨550 ml/瓶的中小型山泉水厂为例进行计算，每日可以获纯利润5万元。
因此，阳明山脉的水资源的利用不仅可以充分利用水资源，缓解地下水资源的压力，而且可以创造一定的利润。
4. 结论
通过零陵区阳明山脉中部和尾部的地理位置及水质分析，可以得出以下结论：
1) 位于零陵区的阳明山脉取水点交通便利，位于交通主干道附近，而且水量大，便于运输；
2) 阳明山脉的水质清澈，由于处于地表，界限指标和微生物指标低于天然矿泉水标准，其它指标均符合该标准；
3) 按照食品安全国家标准中的饮用天然矿泉水GB8537-2018中规定，采用了超滤膜过滤和通入二氧化碳的方法改善水质后，水质均达到了该标准规定的充气天然矿泉水的标准。
基金项目
国家留学基金委西部地区人才培养特别项目(留金法[2017] 5086)；贵州省科学技术厅重点项目(黔科合基础[2018] 1421)；贵州省教育厅青年项目(GZZJ-Q2017014)；永州市社科基金项目(YZSK2164)。
NOTES
*通讯作者。