福建省茶園土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀研究

楊冬雪

福建省茶園土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀研究

楊冬雪

福建省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站

采集福建省閩東、閩南、閩北、閩中四大茶區(qū)107個(gè)土壤樣本，監(jiān)測(cè)了土壤營(yíng)養(yǎng)元素，無(wú)機(jī)元素，重金屬污染物，有機(jī)氯、多環(huán)芳烴、酞酸酯等有機(jī)污染物共39項(xiàng)指標(biāo)，研究結(jié)果表明，福建省茶園土壤有機(jī)質(zhì)和氮素供應(yīng)較充足，硒總體水平較高；土壤酸化嚴(yán)重，缺鉀、錳、銅元素；金屬最大超標(biāo)率排序結(jié)果：鉛(9.3%)、有效鉛(7.5%)、釩(4.7%)、有效鎘(3.8%)、鈷＝硒＝鎘(2.8%)、汞＝鋅＝鎳(0.9%)；金屬最大超標(biāo)倍數(shù)為硒1.89倍，汞1.83倍，鉛1.15倍，鎘1.13倍，有效鉛1.06倍，有效鎘1.09倍；六六六、滴滴涕殘留合格率100％；多環(huán)芳烴（PAHs）合格率 97.8%；鄰苯二甲酸二正丁酯（DnBP）合格率97％，其余的5個(gè)組分合格率100％； 83.18％的茶園土壤為污染程度為安全，污染水平為清潔。

福建茶園 土壤環(huán)境質(zhì)量 營(yíng)養(yǎng)元素 無(wú)機(jī)污染物 有機(jī)污染物 評(píng)價(jià)

茶是一種有益健康的飲料，進(jìn)入21世紀(jì)，隨著環(huán)球綠色消費(fèi)的蓬勃興起，人們對(duì)茶葉的數(shù)量和質(zhì)量要求不斷提高。因此，在茶園土壤、茶葉生產(chǎn)加工等方面有了很多有益的研究和探討。本文結(jié)合全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查項(xiàng)目，通過(guò)采集的107個(gè)土壤樣本，較全面地調(diào)查了福建省茶園土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，評(píng)價(jià)了茶園土壤養(yǎng)分豐缺狀況，摸清了茶園土壤主要污染物，評(píng)價(jià)了茶園土壤環(huán)境質(zhì)量等級(jí)及污染水平，為福建省無(wú)公害茶葉、綠色茶葉、有機(jī)茶葉產(chǎn)品生產(chǎn)基地建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 樣品采集與測(cè)試

1.1 樣品采集與制備

以《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》HJ/T166-2004為依據(jù)，按照目前福建茶園實(shí)際分布情況和面積大小，采集福建省閩東、閩南、閩北、閩中四大茶區(qū)107個(gè)土壤樣本，土類類型中紅壤占81.3％，水稻土占7.5％，黃壤占7.5％，赤紅壤占3.7％。采樣點(diǎn)設(shè)在茶葉生產(chǎn)基地內(nèi)，每個(gè)采樣點(diǎn)按梅花點(diǎn)布點(diǎn)法采集0～20cm、20～40cm土層土樣，采樣量為1kg。采用GPS記錄中心點(diǎn)位置。用于分析有機(jī)污染物的樣品只采集0～20cm土層土樣，去除表面雜物，裝入棕色玻璃瓶中，膠帶封口，貼上標(biāo)簽；其它的樣品采用竹制工具采集0～20cm、20～40cm土層土樣，去除表面雜物，裝入塑料袋，貼上標(biāo)簽。采樣點(diǎn)位見(jiàn)圖1。多環(huán)芳烴、酞酸酯分析土樣貯存于4℃冰箱保存2～3天，其它項(xiàng)目分析土樣按照土壤樣品制備要求風(fēng)干、粉碎并用四分法分取壓碎樣品，全部過(guò)孔徑20目尼龍篩，將上、下層土樣等量混合備用，根據(jù)需要再細(xì)磨至60目、100目、200目供測(cè)試用。

圖1 福建省茶園土壤采樣點(diǎn)位圖

1.2 樣品測(cè)試方法

土壤樣品中全氮、堿解氮、有效磷、有效鉀、pH值、有機(jī)質(zhì)、陽(yáng)離子交換量采用1999年頒布的林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，分別為L(zhǎng)Y/T1228、LY/T1299、LY/T1233、LY/T1236、LY/T1239、LY/T1237、LY/T1243；全磷、全鉀采用X熒光射線法；顆粒組成采用吸管法；鉛、銅、鋅、鎘、錳采用原子吸收法；砷、硒、汞、銻、鉍采用原子熒光光譜法；氟采用離子選擇電極法；有效氟采用水溶液提取離子選擇電極法測(cè)定；有效砷、有效硒采用0.5mol/L磷酸二氫鈉提取，原子熒光光譜法測(cè)定；有效汞、有效鉛、有效銅、有效鉻、有效鎘、有效錳、有效鎳、有效鋅、有效釩、有效鈷采用0.5mol/L HCL提取原子熒光光譜法和等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定；六六六、滴滴涕采用氣相色譜法；多環(huán)芳烴采用USEPA8310高效液相色譜法；酞酸酯采用USEPA8270色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。按《NY/T395-2000 農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量規(guī)范技術(shù)要求》全程序空白值測(cè)定的批內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算得出的檢出限均在方法要求的檢出限以下；使用X射線熒光法測(cè)定的全鉀、全磷數(shù)據(jù)檢出率達(dá)100％，符合規(guī)范要求(90％為合格)。采用采樣平行、分析平行控制精密度；無(wú)機(jī)物采用有證標(biāo)物分析、回收率、實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)等質(zhì)控措施，有機(jī)物采用有證標(biāo)物分析、參加能力驗(yàn)證、質(zhì)控考核方法控制準(zhǔn)確度。

2 結(jié)果與評(píng)價(jià)

2.1 茶園土壤養(yǎng)分水平現(xiàn)狀

土壤氮、磷、鉀、堿解氮、有效磷、有效鉀、有效銅、有效錳、有效鋅、有機(jī)質(zhì)、pH值、陽(yáng)離子交換量含量高低與茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)關(guān)系密切，是茶樹(shù)生長(zhǎng)、發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)元素，根據(jù)茶園土壤肥力指標(biāo)和優(yōu)質(zhì)高效高產(chǎn)的指標(biāo)[1]評(píng)價(jià)得出：

2.1.1福建省茶園土壤有機(jī)質(zhì)整體水平較豐富，堿解氮含量較高，陽(yáng)離子交換量低，土壤整體偏酸，鉀元素、土壤微量元素錳、銅元素虧缺，有效磷、有效鋅含量高低較平均，見(jiàn)表1。

2.1.2福建省茶園土壤養(yǎng)分豐缺比較：研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)平均含量18.8g/kg、全氮0.850g/kg，與全國(guó)水平相當(dāng)，堿解氮平均含量96.2mg/kg，有效磷15.4mg/kg，高于全國(guó)水平；有效鋅＜1.0mg/kg的占20.8%，優(yōu)于全國(guó)水平；有效鉀43.2mg/kg，低于全國(guó)水平，也大大低于日本、東非、肯尼亞等國(guó)家的平均水平[2]；有效錳＜30mg/kg(嚴(yán)重缺錳)的達(dá)82.1％，而浙江茶園土壤有效錳＜30mg/kg(嚴(yán)重缺錳)的茶園僅占30%以上[3]。

2.1.3硒與植物的生長(zhǎng)發(fā)育有著密切的關(guān)系。根據(jù)環(huán)境背景值數(shù)據(jù)手冊(cè)，福建茶園土壤硒含量大于0.4mg/kg的高硒茶園占31%，土壤硒含量中等的占32%?？梢?jiàn)福建省茶園土壤硒含量總體水平較高，高硒茶園主要分布在寧德和泉州。

2.1.4其它如鈷、鎳、釩、鉍、銻等元素目前尚未被證明是茶葉生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素，相關(guān)報(bào)道較少，它們對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)、發(fā)育的影響有待研究。

表1 福建省茶園土壤養(yǎng)分分級(jí)

2.2 福建省茶園土壤無(wú)機(jī)元素污染現(xiàn)狀

采用單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)方法，依據(jù)GB15618-1995（二級(jí)）、NY/T853-2004茶園土壤環(huán)境質(zhì)量、DB35/T 859-2008福建省農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染分類標(biāo)準(zhǔn)，以及福建土壤背景值[4]，評(píng)價(jià)福建茶園土壤無(wú)機(jī)元素污染現(xiàn)狀，結(jié)果表明：（1）測(cè)定15種無(wú)機(jī)元素，除了砷、鉻、鎳、釩、氟外，其它金屬元素均較土壤背景值高；（2）金屬總量最大超標(biāo)率排序結(jié)果為：鉛>釩>鈷＝硒＝鎘>汞＝鋅＝鎳；有效態(tài)超標(biāo)率排序結(jié)果為：有效鉛>有效鎘，見(jiàn)表2；（3）金屬最大超標(biāo)倍數(shù)為：硒1.89倍，汞1.83倍，鉛1.15倍，鎘1.13倍，有效鉛1.06倍，有效鎘1.09倍。（4）依據(jù)超標(biāo)率、超標(biāo)倍數(shù)，結(jié)合金屬生物毒性響應(yīng)因子系數(shù)，參考值Hg(40)，Cd(30)，Pb(20)，Cr(15)，As(15)，Cu(10)，可以得出福建茶園土壤主要無(wú)機(jī)污染物為鉛、鎘；汞為茶葉“三品”嚴(yán)格控制的污染物，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控；其它如釩、鈷、硒、鋅等元素雖然是茶葉生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素或是與茶樹(shù)生長(zhǎng)密切相關(guān)的元素，但超標(biāo)會(huì)影響茶樹(shù)生長(zhǎng)、發(fā)育，應(yīng)適當(dāng)關(guān)注；鉍、銻缺少評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，有待進(jìn)一步研究。

表2 茶園土壤無(wú)機(jī)元素超標(biāo)率統(tǒng)計(jì)表

2.3 福建省茶園土壤有機(jī)污染物狀況

福建茶園土壤六六六總量ND～15.85μg?kg-1，滴滴涕總量0.03～62.76μg?kg-1,符合國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618- 1995)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)含量(六六六總量：500μg?kg-1，滴滴涕總量：500μg?kg-1)，與四川、安徽、江蘇、湖南、湖北等省茶園數(shù)據(jù)比較，福建省茶園土壤六六六（HCHs）和滴滴涕（DDTs）農(nóng)藥殘留整體上處于相對(duì)較低的水平，見(jiàn)表3；與1997年福建茶園土壤數(shù)據(jù)比較，HCHs和DDTs殘留有所下降，但DDTs殘留部分有新引入茶園的，可能與滴滴涕或三氯殺螨醇產(chǎn)品的使用有關(guān)[5]，應(yīng)引起高度重視。

福建茶園土壤多環(huán)芳烴（PAHs）總量在0.622μg/kg～812μg/kg之間，平均為48.4μg/kg，見(jiàn)表4，按照加拿大農(nóng)業(yè)環(huán)境部長(zhǎng)會(huì)議制定的未超標(biāo)標(biāo)準(zhǔn),即土壤中單個(gè)PAHs化合物(BaA，Bap，BbF，DBA，IP，Na，Phe，Pyr) 含量不得超過(guò)100μg ·kg-1來(lái)衡量, 均未超標(biāo)；以荷蘭土壤中PAHs 含量的標(biāo)準(zhǔn)，即10 種PAHs 化合物(An，BaA，BkF，Bap，Chry，Phe，F(xiàn)luA，IP，Na和BghiP) 含量之和大于1000μg ·kg-1為污染土壤的臨界值,均未超標(biāo)[6]；但參照荷蘭的標(biāo)準(zhǔn)(Bapeq：32.96μg?kg-1)，合格率 97.8%。

表3 國(guó)內(nèi)土壤OCPs的殘留均值 單位：μg?kg-1

福建茶園土壤酞酸酯類化合物以鄰苯二甲酸二(2-乙基已基)酯(DEHP)和鄰苯二甲酸二正丁酯(DnBP)為主，DEHP檢出率75%，含量范圍在ND～991μg?kg-1之間，合格率100％（DEHP控制值4.35 mg?kg-1）；DnBP檢出率為71%，含量在ND～176μg?kg-1之間，合格率97％（DnBP控制值0.081mg?kg-1）；鄰苯二甲酸二正辛酯(DnOP) 檢出率56%，含量在ND～10.7μg?kg-1之間，合格率100％（DnOP控制值1.2 mg?kg-1）；鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)未檢出。

2.4 福建省茶園土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

采用綜合因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)，對(duì)茶園土壤無(wú)機(jī)元素進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出：（1）應(yīng)用不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，綜合污染指數(shù)PN≤0.7占83.18%～88.68%，茶園土壤環(huán)境質(zhì)量總體質(zhì)量?jī)?yōu)良，污染程度為安全，污染水平為清潔，見(jiàn)表4。（2）采用DB35/T 859-2008 (有效態(tài))評(píng)價(jià)，綜合污染指數(shù)PN≤0.7占的比例較其它總量標(biāo)準(zhǔn)略高，由于金屬有效態(tài)能夠體現(xiàn)茶樹(shù)吸收土壤中的形態(tài)，更具有實(shí)際意義。

表4 福建省茶園土壤中PAHs含量 單位：μg?kg-1

3 結(jié)論

3.1 福建省茶園土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中，有機(jī)質(zhì)整體水平較豐富，堿解氮含量較高，陽(yáng)離子交換量低，土壤整體偏酸，鉀元素、土壤微量元素錳、銅元素虧缺，有效磷、有效鋅含量高低較平均。與國(guó)內(nèi)其它茶園相比較，有機(jī)質(zhì)、全氮基本一致，堿解氮、有效磷、有效鋅略高；有效鉀略低；與日本、東非、肯尼亞等國(guó)家茶園相比較，有效鉀含量低，且差距較大；與浙江茶園相比較，有效錳缺乏占的比例高于浙江茶園。

3.2 福建茶園土壤無(wú)機(jī)污染物中，出現(xiàn)超標(biāo)的金屬有鉛、釩、鈷、硒、鎘、汞、鋅、鎳，超標(biāo)率排序結(jié)果為鉛>釩>鈷＝硒＝鎘>汞＝鋅＝鎳；有效鉛>有效鎘；主要控制的金屬污染物以有效態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果為依據(jù)，即主要控制鉛、鎘；汞為茶葉“三品”嚴(yán)格控制的污染物，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控；鎳為重金屬，對(duì)鎳超標(biāo)的茶園仍應(yīng)引起重視；其它如釩、鈷、硒、鋅等元素雖然是茶葉生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素或是與茶樹(shù)生長(zhǎng)密切相關(guān)的元素，但超標(biāo)會(huì)影響茶樹(shù)生長(zhǎng)、發(fā)育，應(yīng)適當(dāng)關(guān)注；鉍、銻缺少評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，有待進(jìn)一步研究。

3.3福建茶園土壤有機(jī)污染物中，六六六、滴滴涕總量符合GB15618-1995國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（六六六總量500μg?kg-1、滴滴涕總量500μg?kg-1）；多環(huán)芳烴（PAHs）總量基本符合荷蘭的標(biāo)準(zhǔn)(Bapeq：32.96μg?kg-1)標(biāo)準(zhǔn)，合格率 97.8%；酞酸酯以美國(guó)土壤中PAEs治理標(biāo)準(zhǔn)[7]（酞酸酯各組分分別為2.0～50mg?kg-1）評(píng)價(jià)，福建茶園土壤酞酸酯類化合物全部小于該治理標(biāo)準(zhǔn)，以美國(guó)土壤中PAEs控制標(biāo)準(zhǔn)[7]（酞酸酯各組分分別為0.020～4.35mg?kg-1）評(píng)價(jià)，福建省茶園土壤中鄰苯二甲酸二正丁酯（DnBP）合格率97.0％；其余的組分合格率100％。

3.4 綜合因子污染指評(píng)價(jià)得出福建省茶園土壤環(huán)境質(zhì)量83.18%質(zhì)量?jī)?yōu)良，污染程度為安全，污染水平為清潔。

[1] 韓文炎,阮建元,林智等.茶園土壤主要營(yíng)養(yǎng)障礙因子及系列茶樹(shù)專用肥的研制[J]. 茶葉科學(xué),2002,22(1):70-74,65.

[2] 楊冬雪,鐘珍梅,陳劍俠,等.福建省茶園土壤養(yǎng)分狀況評(píng)價(jià)[J].海峽科學(xué), 2010, (6):129-131.

[3] 韓文炎,石元值等.茶園鉀素研究進(jìn)展與施鉀技術(shù)[J].中國(guó)茶葉, 2004, 1:22-24.

[4] 陳振金,陳春秀,劉用清,等.福建省環(huán)境背景值研究[J].環(huán)境科學(xué), 1991, 13(4)：70-75.

[5] 楊冬雪,潘敏,馬玉鳳.茶園土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥殘留調(diào)查及評(píng)價(jià)[J].茶葉科學(xué)，2009,(4):27-30.

[6] 倪沁顏,楊冬雪,孔德賢,等.福建省茶園土壤中多環(huán)芳烴的分布、來(lái)源分析及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),2009,25(6):90-93.

[7] New York State Department of Environmental Conservation. SVOCs soil cleanup objectives. Appendix A of TAGM 4046[S/OL].2003.