地熱水

温度在飽和曲線以下的地熱水叫非飽和態地熱水。温度與壓力對應的地熱水叫飽和態地熱水(saturated geothermal water)。在飽和狀態下，汽水兩相共存，因此飽和態地熱水又指兩相共存體系中的液態水部分。如果温度超過飽和點時仍保持液態，則叫過熱態地熱水(superheated geother-mal water)，或簡稱過熱水。過熱水產生於環境温度突然升高，或圍壓突然下降而飽和態熱水又來不及汽化之際。過熱水很不穩定，它總是趨於轉化成飽和態汽與水的混合物。

實驗結果表明：國內許多地熱井點地熱水中氟含量偏高，一般在0．5－17mg/l之間，最高可達40mg/l（國家飲水水質氟含量標準為1．0mg/l）；利用地熱水養魚，當地熱水中氟含量高於1．0mg/l時，魚體內氟化物含量高於2．0mg/kg，超過了國家食品衞生標準的要求。

地熱水檢驗結果與我國《飲用天然礦泉水標準》 GB8537-1995 比較，地熱水中氟、砷、碘、偏硼酸、耗氧量、揮發性酚、銀、汞、鉻（六價）、色度、臭和味指標超過標準限值，不符合衞生要求，不能作為飲用。

依據國家的“醫療熱礦水水質標準”規定，地熱水中氟、砷、溴、碘、偏硅酸、偏硼酸等成分達到有醫療價值濃度，可命名礦水名稱為：氟水、硅水、砷水、溴水、碘水、硼水等。 ^[1] 

地熱資源是一種寶貴的自然財富。它可以作為熱源、水源和礦物資源加以利用,例如供發電、取暖、淋浴和養魚等等,對發展國民經濟有重要意義。我國地熱資源豐富,是世界上開發和利用地熱資源最早的國家之一。利用温泉治療某些疾病在我國已有悠久的歷史。目前我國已有二十多個省、市、自治區開展了地熱資源的普查、勘探和綜合利用,僅北京市就有二十多個單位利用地熱水取暖、洗染、淋浴、養魚和游泳等。

我國對浴用礦泉水特殊化學成分含量只有最低要求，而沒有上限要求。如我國規定砷必須> 0.7 mg/L 才能稱為砷水，才有治療作用。根據前蘇聯對浴用礦泉水砷的分類： 0.7 ～ 5.0 mg/L 為低、中濃度砷浴用礦水； 5.0 ～ 10.0 mg/L 為高濃度砷浴用礦水；> 10.0 mg/L 為極高濃度砷浴用礦水，不同濃度的砷水洗浴治療的對象和時間是不同的。

⑴碘：碘能加強機體免疫功能，改善新陳代謝，調節內分泌，特別是甲狀腺功能；並能擴張血管，降血壓，改善虛弱眼循環，促進炎症滲出物的吸收，軟化瘢痕和組織再生；對皮膚粘膜有防腐殺菌作用。

浸浴適應症：甲狀腺功能亢進、動脈硬化、風濕性關節炎、月經失調、皮膚病等。

⑵溴 : 溴對中樞神經有抑制和鎮靜作用。

浸浴適應症：神經官能症、神經痛、失眠、高血壓病等。

⑶砷 : 砷能促進骨髓的造血功能，降低代謝水平，使肝和肌肉中糖原的儲存增加。浸浴可使皮膚豐潤，皮下脂肪沉着，有殺菌、滅菌作用。

浸浴適應症：皮膚紅斑狼瘡、真菌病、疥瘡、結節性癢疹等。

⑷偏硅酸 : 浴用對人體皮膚和粘膜有清潔消炎作用。給皮膚以肥皂和類似脂肪樣的潤滑感。

浸浴適應症：濕疹、銀屑病、蕁麻疹、神經性皮炎、皮膚瘙癢症、慢性附件炎、子宮內膜炎、陰道炎

五偏硼酸 ：消炎、消毒作用

一般用於發電的地熱流體要求温度較高。我國地熱能發電始於1970年,是中間介質發電的先驅之一,比如河北的後郝窖、湖北的灰湯等低温試驗電站,但由於缺乏商業價值均相繼關閉。1977年在西藏羊八井建立第一個高温地熱發電機組。1996年在羊八井打出高温高產地熱井,可建一個10MW的發電機組。

地熱直接利用要求的熱水温度相對較低,中低温地熱資源都可以加以利用。近年來,北方地區的地熱供暖,特別是城市供暖發展迅猛。天津、北京、西安等有地熱的城市申請鑿地熱井的企業越來越多。如天津市紫金新里居民小區地熱供暖工程取得的效益就十分明顯。其他方面如天津靜海縣團頭村建立的地熱綜合利用、多種經營的生產基地;天津市寶坻縣裏自沽農場的地熱雞場都取得了可觀的經濟效益。

總之,我國中低温地熱水利用已有采暖、育種育苗、花卉栽培、水產養殖、洗浴、醫療、孵化、游泳、皮革加工、食品加工等二十餘項,名目繁多。但是在充分利用地熱資源的同時也給環境帶來了許多負面影響。 ^[1] 

地熱水是一個統稱，但具體分類卻有不同，不同深度的地熱水適宜飲用程度不同。由於各個地區具體情況不同，適宜飲用的開發深度不同。下面舉一例子：

開封市位於華北平原的中南部，大地構造單元屬於濟源——開封凹陷區東南隅，境內深層地下水資源較為匱乏。根據目前掌握的資料，在開封凹陷區深度300米～2600米內具有開發價值的深層地下水儲層雖然有7個，但目前主要開發利用的是300米～1400米的淡水儲層。根據計算得知，在水位降深50米時，深層地下水可採資源量每日僅9萬立方米，降深80米時每日只有15萬立方米。

深層地下水水温一般在25℃～53℃，水中含有多種對人體有益的微量元素，是較為理想的飲用水和浴療用水。目前，地熱水是開封市唯一沒有被污染的水資源，是對維持開封市遠期水安全具有十分重要地位的“子孫水”。但開封市的地熱水是不可再生的“一盆死水”，且貯量有限，用一點少一點，必須採取措施加以保護，嚴格控制開發。

因此，對於網絡上的流傳的地熱水有害的傳言需要甄別，不可一概而論。具體能否飲用可到地熱開發商那裏詢問，因為其在開發前都應當有可飲用性檢驗報告。

1、地熱水的腐蝕及危害

地熱水腐蝕是地熱開發利用中普遍存在的問題，地熱水腐蝕通常與其自身化學成分、管道材料、系統運行環境及運行參數有關。地熱水中舍有多種化學成分，它們對金屬材料的腐蝕有重大影響。其中造成腐蝕的主要成分有O₂，H⁺，CI^一，

，H₂S，CO₂等，這些物質能與金屬材料發生化學腐蝕和電化學腐蝕。由於地熱水的腐蝕作用，一般會對地熱水管道和系統設備造成嚴重的破壞。使輸送地熱水的金屬管壁變薄、脆化，甚至造成泄露或爆管，不僅影響用水的可靠性。同時也增加了系統的維護成本。

2、地熱水腐蝕的原因

地熱水腐蝕的主要原因大致有3個方面。

（1）地熱水中的氧腐蝕

氧是地熱水中主要的腐蝕性物質，通常氧和被腐蝕的金屬發生析氫反應，該反應的進行使金屬腐蝕異常明顯；O₂與Cl^—結合會造成較為嚴重的孔蝕，在承受應力作用的情況下．可能會產生氯化物應力腐蝕破壞。

（2）地熱水的pH值較低

地熱水pH值過低．一方面使金屬材料發生酸性侵蝕破壞；另一方面易使高強度的合金鋼產生硫化物應力腐蝕

破裂。

（3）金屬材料問題

通常碳鋼表面有一層緻密的Fe₃O₄鈍化保護膜，它可以較好地抵抗氧腐蝕。然而，地熱水中大量遊離的CO₂降低了地熱水的pH值。低pH值的地熱水不僅使抗腐蝕作用的鈍化膜難以形成，而且能加速鋼鐵的腐蝕。這些遊離的CO₂，通常來自地熱水或水處理曝氣工藝。

3、地熱水的防腐措施及建議

（1）使用耐腐蝕材料

地熱水系統應採用耐腐蝕材料．建議使用塑料管道。對於已建成且正在使用的管道系統。如果腐蝕情況比較嚴重，建議根據Larson指數或Ryznar指數判斷地熱水腐蝕趨勢。依據判斷結果選擇相應的處理方法和合適的水處理工藝，一般可在管道系統中適當地加入Na₂SO₃，或HEDP等緩蝕刺。

（2）加強系統密封措施

地熱水腐蝕主要是氧腐蝕。相關研究表明，地熱水中的氧大多是由於地面管道系統密封不嚴而融入的。因此要加強系統的密封措施．尤其是加強地熱井口裝置、地面管道系統的閥門及管道接口處的密封。

（3）採用間接地熱採暖

為了防止地熱水管道系統及設備被過快腐蝕。目前國內外一致推薦使用換熱器進行間接採暖，否則其防腐和運行成本將非常大。使地熱利用得不償失。在利用地熱採暖的場合，地熱水不直接進入供熱循環系統，而通過換熱設備將熱量傳給經過軟化的循環清潔水，這樣可以使採暖熱力管網系統的維護費用大大降低。 ^[2] 

（1）地熱水回灌簡述

地熱水的回灌是將地熱尾水回灌到地層深部的過程。回灌到熱儲層的低温地熱水可以吸收岩層中藴藏的巨大熱量，然後在滲透作用下通過地層巖性特徵(裂隙或孔隙)形成的地熱水運移補給通道，使地熱水得以補給。地熱水回灌可以有效地維持熱儲層地熱水的壓力：實現地熱水可再生、可循環的利用過程。

（2）地熱水回灌的必要性

地熱資源是在漫長的地質歷史時期形成的．其補償來源非常有限，長期以單井形式開發．不僅造成了熱儲層水位下降、地熱井水量不足、壓力及温度降低等。而且往往因地熱水利用率不高，造成對環境的污染。目前，我國各地地熱利用率有很大差異。很少有地熱回灌井，大量的地熱尾水排入地表環境中，造成這種寶貴的複合型地熱資源的巨大浪費和損失。

（3）地熱水回灌應注意的問題

①回灌堵塞問題

地熱水回灌井的回灌能力通常會逐漸降低，使得地熱水回灌的成本加大。這主要是由於回灌井的回灌系統堵塞引起的，甚至有的回灌井無法回灌下去。回灌堵塞的原因很多，主要是回灌水中有懸浮顆粒、氣體、微生物及黏土物質等造成的。因此在回灌時要特別注意對曰灌水的過濾。

②回灌水量問題

地熱一般都分佈在特殊的地質區域。大規模地回灌低温她熱水會對地下的地層結構產生影響。一些地學界學者認為，回灌有可能會導致水動力場、應力場發生變化。因此在回灌前須對回灌地區地質情況進行論證分析。防止因地熱水回灌而引起地質環境問題。

③回灌水質問題

當回灌水灌入熱儲層，回灌水和地熱水混合以後就會造成地熱流體的化學成分變化。變化後的地熱流體產生化學沉澱，將會導致地熱井的濾水管堵塞，並有可能對地熱水的運移通道產生影響。 ^[1] 

1、地震

地熱異常區多數是現代火山、近代岩漿活動地區或近代地殼構造運動活躍地區,地熱資源開發一般發生在自然斷裂通道和活斷層上,即地熱資源開發大部分在區域地震活動性強的地區內進行。地熱水是地球殼體的重要組成部分,具有緩衝地基岩石板塊應力的作用,並承受和分散地表壓力。當地下熱水被過量開採後勢必會使岩層內及岩層下的水體空缺,一旦流體壓力超過啓動斷層運動所需的臨導值時,大地的穩定性遭到破壞將誘發地震。王衞東等研究了西安及其鄰近地區自從1976年以來該區域的地震活動,得出西安地區的地熱水開採引起了西安附近地區地震活動性明顯增強。在河北省懷來後郝窯地熱田也有類似的現象發生。 ^[3] 

2、地面沉降

如果超量開採地下熱水引起水位下降,必然要引起熱儲層的壓縮變形而導致地面沉降。根據天津市地熱水開採量和地面沉降的監測資料初步計算分析開採館陶組熱儲層熱水引起的地面沉降量約5mm/a～6mm/a左右。

3、對周邊環境的影響

1、對土壤和農作物的影響

地熱水含有一些有害成分和污染物,其中最重要的問題是氟。在我國的地熱水中氟的含量最高,一般是015mg/L～17mg/L,最高的可達40mg/L。使用後的高氟地熱水(地熱尾水)長期排放,必然引起附近地區土壤或農田污染。例如河北省河間縣馬16井因尾水長期滲入農田,使耕地變成荒田,不得不向農民賠款。另外高氟水對土壤的污染還表現在水平分佈上隨着距離熱井距離的增加而呈下降趨勢。土壤中氟含量的增多是否影響農作物的品質目前還不能定論,國外有報道認為,高氟土壤對農作物品質影響不明顯,而廣東豐順縣研究結果表明高氟地區的農作物、蔬菜中氟含量高於低氟地區。 ^[4] 

2、地表水和水產養殖的影響

地熱水利用後排入到江河、湖泊勢必對地表水產生一定的影響,但由於降雨及自然水流的稀釋,氟及溶解性固體含量可以明顯的降低。此外我國地熱水對地表水的污染在南北方的表現還有一定的差別。南方雨水多,河水流量大,有限的地熱水排入河水後,經河水稀釋,對河水影響不明顯;北方降水和地表水少,受污染程度高。利用地熱水進行養殖魚及魚苗越冬,已有悠久歷史,目前其範圍和數量已越來越大。但是地熱水含高氟的水質特性不容忽視。

3、對人體健康的影響

由於我國地熱水氟含量高,氟病在我國是比較多見的地方性疾病。廣東豐順縣有62.22%的氟病區分佈在温泉地帶。陶勇等的調查表明經常接觸地熱水的兒童,其唾液溶菌酶含量有所增加。長期接觸地熱水的工作人員皮膚刺癢和脱髮現象增多。楊明金等的研究表明長期接觸含氟地熱水的浴室工作人員,其白細胞均值明顯低於一般浴室工作人員。因此開採地熱水對人遠期的健康影響應予以重視。

4、熱污染

地熱水具有較高的温度,如果未經利用和處理長期排放,其餘熱將給周邊環境造成熱污染。例如在我國西藏羊八井熱田,由於棄水温度高達70℃～80℃,自1978年開始開採到1992年,在地熱電站二分廠厂部附近約2000m的地面温度升至40℃～90℃。華北有些地區,如天津、河北雄縣廢水温度達40℃。這些尾水的排放,促使局部空氣和水體的温度升高,改變了生態平衡,從而影響了環境和生物生長。 ^[4] 

⑴根據國家《二次供水設施設計衞生要求》 GB17051-1997 和《生活飲用水集中式供水單位衞生規範》中的要求：“生活飲用水不得與非飲用水管道連接”。但是部分家庭在裝修中管道安裝不合理，存在衞生間、廚房的熱水管污染自來水的現象。

⑵有些家庭直接用地熱水漱口、刷牙、洗水果、蔬菜、碗筷，按照地熱水砷含量計算，雖然有少量的砷可進入機體，短期不會影響健康。但長期如此，可能會帶來一定影響。

⑶個別人直接飲用地熱水或用地熱水做飯。

地熱水是寶貴的液態礦產資源，是一個較好的非飲用醫療礦水，有醫療保健價值。因為地熱水更新週期很長，是短期難以恢復的，必須合理的開發使用，堅持可持續發展。 ^[1]