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碳酸泉也称二氧化碳（CO2）泉,是指在1升水中，碳酸气（C02）的含量在1g以上。碳酸泉中的碳酸气经常在初期火山作用区发现，它是地下深部岩石受高热分离变质而发生的，多溶于很深的地下水中。碳酸气也可由生物作用而产生，如脱硝酸菌在60~70℃的温度下，将硝酸盐分解产生氨，再还原反应释放出氧，使有机物氧化产生碳酸气和水。泉中的碳酸气一部分溶于水，一部分处于半结合状态，后者不稳定，在狂泉中它与游离部分保持平衡，但一部分游离碳酸逸出后，半结合碳酸气即变为游离状态补充逸出部分。碳酸气的含量水碳酸泉水向地表流动而逐渐减少，泉温愈高碳酸气愈多，所以碳酸泉多为冷泉，高温的很少。

碳酸泉的医疗作用有悠久的历史。在心血管病方面的应用最为广泛。1895年有人用碳酸泉治疗风湿性心脏病患者时，发现其心功不全也获痊愈，因此背人们誉为“心脏泉”。中国黑龙江五大连池、疗病貔口、吉林延边二道河子和广东抗水都是著名的碳酸泉。