日常主要饮用水及其特性

尹军峰

中国农业科学院茶叶研究所，310008

“水为茶之母”，这是自古以来人们对水与茶关系的精辟归纳，更是对泡茶用水重要性的经验性论断。中国茶文化历史源远流长，几千年的饮茶习惯把茶和水紧紧结合在一起，形成了众多相关的经验性用水论述；现代茶叶科技人结合前人的经验开展了许多相关性科学研究，证实了水对于茶的重要性。了解日常饮用水的类型及其感官与理化特性对泡茶用水的合理选用，及其科学道理的探明都具有重要的意义。

一、大自然丰富多彩的水

地球上存在着一个大气、海洋、陆地间相互转换的自然水循环系统，其中陆地上的地表水、地下水和大气降水与人类的生活、生产、生态最为密切。虽然水自身的化学结构（H2O）非常简单，但大气降水到陆地后，通过与周边环境的相互作用与影响，在地球水循环中形成了一个极为复杂的水质化学组成与时空分布，加上人类的各种活动，溶入了颗粒悬浮物、有机物、无机物、气体等各种物质，造就出了多样化的地表水质等级和地下水化学类型。这些内含物质构成和水化学类型复杂的不同水源水直接造成了人们日常饮用水的多样性及在安全、口感和健康上的差异化。

1.地表水

地表水是陆地表面上动态水和静态水的总称，亦称“陆地水”，主要包括河流、湖泊、沼泽、冰川、冰盖等各种液态和固态水，最常见的是江水、河水、湖水和水库水。

地表水不仅受起源、所处自然环境的影响，也深受人类现代生产和生活的影响，其水的基本特性和安全性指标都会存在较大的差异。依据地表水保护目标和水域功能的高低，《地表水环境质量标准》[1]将我国地表水划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等5类，明确了不同等级水的主要用途，并对5类水质的水体pH、溶解氧、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）、氨氮、总磷、总氮、微生物、重金属、有机物等都进行了规范。

2.地下水

地下水指赋存于地面以下岩石空隙中的水，特指地表以下饱和含水层中的水，人们日常看到的各类泉水、井水等都属于地下水。依据水质及其对人体健康风险的要求，《地下水质量标准》[2]将我国地下水质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等5类，并从感官及一般化学指标、微生物指标、毒理指标、放射性指标等几个方面进行了规范。

与地表水系统相比，地下水分布、运动和水的性质都会受到岩土的特性及其贮存空间特性的深刻影响，因此地下水系统显得更为复杂和多样。一般按起源不同，地下水可分为渗入水、凝结水、初生水、埋藏水、包气带水；按含水层性质分类，可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水；按矿化程度不同，可分为淡水、微咸水、咸水、盐水、卤水；按埋藏条件不同，可分为上层滞水、潜水、承压水。为了更好地分析、定义和利用不同地下水资源，根据地下水中常见的Ca2+、Mg2+、Na+（K+）、和Cl-等6种离子构成及其矿化度，国际上一般采用舒卡列夫水质分类法（表1）对地下水进行科学划分，其中按矿化度（M）的大小划分为4组：A组（M≤1.5 g/L）、B组（1.5＜M≤10 g/L）、C组（10＜M≤40 g/L）、D组（M＞40 g/L），然后按表1的水质分类图对主要离子构成进行分类。如1-A就是指矿化度不高于1.5g/L的HCO3-Ca型水。这一分类法对了解水质的理化特性具有较为科学的指导作用。

表1 舒卡列夫水质分类图表

二、日常饮用水的主要类型

人类日常生活和饮用的水主要来自于陆地上的各类天然水资源以及以此为水源的人工水，在我国主要包括生活饮用水和包装饮用水两大类。

1.生活饮用水

生活饮用水是指符合相关标准、供人生活和饮用的水，主要包括城市自来水、农村清洁水源水等，一般不能直接饮用，需要经过灭菌、过滤等再加工处理。我国生活饮用水的水质卫生指标（主要包括毒理指标、微生物指标、感官及化学成分指标、放射性指标等4个方面的要求），在感官上对水的色度、浊度、外观状态和臭、味等方面有一个基本的要求。采用地表水和地下水为水源的，其水源地水质一般应分别达到地表水环境质量标准和地下水质量标准Ⅲ类以上的基本要求，同时应符合集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值和特定标准限值，重点对一些有毒有机物进行了严格规定，因为这些物质常常会影响饮用水的安全和气味[3]。

2.包装饮用水

包装饮用水是指直接采用地表、地下或公共供水系统的水为水源，经过过滤处理、灭菌和包装等加工而成的一类符合人们直接饮用的水，其水源应为无任何污染的水源水，符合生活饮用水卫生指标要求[4]。我国包装饮用水主要包括饮用天然矿泉水、饮用纯净水和其他包装饮用水等三大类，其他包装饮用水又分为饮用天然泉水、天然饮用水、矿物质添加水等[5]。其主要区别在于对水源地及其矿质元素含量的不同要求，如饮用天然矿泉水应采用地下深处自然涌出或钻井采集的含有一定矿质元素、微量元素或其他成分的洁净水源，而饮用天然泉水是指直接以地下自然涌出的泉水或钻井采集的地下泉水为水源，饮用天然水则是以水井、山泉、湖泊或高山冰川为水源。另外，因为水源地矿质元素的不同，饮用天然矿泉水具有较多的分类，主要可分为偏硅酸矿泉水、锶矿泉水、锌矿泉水、锂矿泉水、硒矿泉水、溴矿泉水、碘矿泉水、碳酸矿泉水、盐类矿泉水等多种类型。

3.其他概念水

（1）小分子水

“小分子水”是近些年来市场出现的一种概念水，一般是指由5～6个水分子缔结的水分子团，是区别于常规大分子团水而言的。目前对小分子水的健康作用还存在较大的争议。

（2）美味水

国内外研究已表明，水的口感存在较大的差异，有些水相对更可口。一般认为Ca2+、K+、SiO2含量与饮用水的美味程度呈正相关，而Mg2+和含量则与饮用水的美味程度呈负相关，已有学者提出了美味水指标，一般味感较好的饮用水O index ≥ 2[6]。

（3）健康水

水是生命之源，水对于人类健康的重要性不言而喻，世界卫生组织（WHO）对健康用水曾提出过以下7个标准：①清洁无污染，不含任何对人体有毒有害及有异味的物质；②水的硬度介于30～200（以碳酸钙计）之间；③人体所需的矿物质含量适中；④弱碱性。pH值7～8之间；⑤富含一定气体。水中溶解氧不低于每升7 mL及CO2适度；⑥小分子。水分子团半幅宽小于100 Hz；⑦符合人体生理活动的需要。

三、主要饮用水的水质特性

目前人们日常饮用的水主要是自来水和纯净水、天然矿泉水、天然泉水、饮用天然水等包装饮用水，其感官品质和硬度、酸碱度、矿化度等水质特性与水源地水中的无机物含量及构成密切相关。因此，从某种意义上讲，目前简单的商品饮用水分类并不能准确反映水质的好坏及特性。

1.主要感官特性

纯净的水一般为无色、无味、无臭，当其他物质融入水后，水体的感官品质就会随之发生改变。国内外研究表明，水中矿物质含量对水的口感影响很大，矿物质总量和构成在一定程度可表征水的口感和品质[7-9]。

（1）饮用纯净水（包括蒸馏水）

一般纯净水中基本没有其他物质，具有典型的无色、无味、无臭特征，口感一般尚好，水源地较好的纯净水会有一定的甘甜味。

（2）饮用天然水、饮用天然泉水

口感清爽、滑润，一般都具有一定的甘甜味，口感较好。当然，来自不同水源地的这些水因为矿质元素构成和比例的不同，感官品质也会存在一定的差异。

（3）天然矿泉水

多数饮用天然矿泉水较饮用纯净水和饮用天然水、饮用天然泉水的滋味更显丰富，特别是充气（含气）天然矿泉水刺激性较强，具有较强的咸味、鲜味和酸味。

（4）自来水

受水源地的影响较大，品质较优的自来水一般为无色、无味、无臭，甚至可以带有少量的甜味，而品质较差的自来水常常带有咸味和漂白粉等消毒液的味道。不同典型水样的感官特性参见表2[10]。

2.主要理化特性

K-、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、等八大无机离子是水中的主要离子，其含量与构成比例差异会直接导致水的酸碱度、硬度、矿化度等主要理化特性的不同。

表2 31种不同典型水样的感官特性

（1）纯净水（蒸馏水）

纯净水中基本不含离子，其硬度、矿化度等都接近于零，酸碱度一般为微酸到中性。

（2）饮用天然水和饮用天然泉水

大多数天然水和天然泉水的离子含量、硬度、矿化度等都不高，总离子含量一般低于200 mg/kg，硬度低于3ºdH（德国度）。

（3）天然矿泉水（包括含气矿泉水）

不同类型的矿泉水水质特性存在较大差异，大多数矿泉水的离子含量、硬度、矿化度等都较高，离子含量一般大于100 mg/kg，多数会大于200 mg/kg，硬度高于5°dH。

（4）自来水

自来水虽然是一种再加工的水，但其水质特性仍受水源地水质的较大影响。通常自来水的酸碱度一般为中性偏酸或偏碱；我国北方地区的自来水离子含量、硬度、矿化度等一般相对较高，而南方自来水相对较低。几种典型饮用水的主要理化特性见表3。

3.热敏性

不同于包装饮用水的冷饮方式，多数生活饮用水以及传统泡茶用水都需要加热或煮沸，因此了解加热处理对水的感官品质和理化特性的影响对日常用水的处理和泡茶等都具有较好的指导意义。

（1）感官品质变化

有研究发现，热处理后所有水质的柔和度都有所增加，爽度和刺激性下降。其中加气矿泉水加热后酸、苦、咸、鲜等滋味强度都明显下降，天然矿泉水的滋味清爽度也会出现一定的下降，而天然饮用水的滋味热处理变化相对较小。另外，通过加热处理，多数城市自来水的滋味品质有所提高。这与加热对水中所含离子和气体含量的影响有直接关系。天然饮用水、天然矿泉水、充气矿泉水等三大类型水加热前后的滋味变化见图1[10]。

表3 几种典型饮用水主要理化特性

图1 加热前后三大类型水样滋味雷达图

（2）主要理化成分变化

水体经过长时间沸腾加热后，水中的Ca2+、Mg2+等与水质暂时硬度相关的离子会大幅下降，但也有研究发现，短时间加热除对部分天然矿泉水、含气天然矿泉水等高矿化度水中Ca2+、Mg2+等离子有明显的下降作用外，其他水样中的多数离子变化较小。

（3）酸度变化

研究发现，热处理对各种典型水样的酸度都有一定的影响，可以明显提高水的pH值，特别是充气型天然矿泉水以及天然矿泉水、天然泉水、天然水等高矿化度水的pH值有明显上升[10]。

[1]国家环境保护总局科技标准司.GB 3838—2002地表水环境质量标准[S].北京:中国标准出版社,2002.

[2]中华人民共和国国土资源部,水利部.GB/T 14848—2017地下水质量标准[S].北京:中国标准出版社,2017.

[3]穆春芳,鲍晨炜,罗之纲.饮用水感官评价的研究现状[J].食品科技,2012,37(5):77-81.

[4]中华人民共和国卫生部,建设部,水利部,等.GB 5749—2006生活饮用水卫生标准[S].北京:中国标准出版社,2006.

[5]中国饮料工业协会.GB/T 10789—2015饮料通则[S].北京:中国标准出版社,2015.

[6]Susumu H.Indices of drinking water concerned with taste and health[J].Ferment Technol,1987,65(2):185-192.

[7]Bruvold W H,Ongerth H J.Taste quality of mineralized water[J].American Water WorksAssociation,1969,61:170.

[8]MarieFalahee,MacRae A W.Consumer appraisal of drinking water:multidimensional scaling analysis[J].Food Quality and Preference,1995,6:327-332.

[9]苏德林,丛丽.饮用水感官评价及工程技术[M].北京:化学工业出版社,2008:66-70.

[10]尹军峰.水质对龙井茶风味品质的影响及其机制[D].杭州:浙江工商大学,2015:18-30.