峨眉山市和夾江縣茶園土壤及茶葉重金屬污染評(píng)價(jià)

劉 凡，劉 亞，張燕琴，彭思露

(樂(lè)山師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院，四川樂(lè)山 614004)

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峨眉山市和夾江縣茶園土壤及茶葉重金屬污染評(píng)價(jià)

劉 凡，劉 亞，張燕琴，彭思露

(樂(lè)山師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院，四川樂(lè)山 614004)

[目的]研究峨眉山市和夾江縣茶園土壤及茶葉Cu、Cr、Cd、Pb、As和Hg 6種重金屬含量，并進(jìn)行污染評(píng)價(jià)。[方法]采用原子吸收分光光度法測(cè)定重金屬Cu、Cr、Cd、Pb的含量以及原子熒光分光光度法測(cè)定As、Hg的含量，以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618—1995》為依據(jù)，采用單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)對(duì)茶園土壤樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)。[結(jié)果]Cu、Cr、Cd、Pb、As、Hg的平均含量分別為30.59、67.08、0.35、24.15、13.32、0.13 mg/kg，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 15618—1995土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，Cd處于臨界水平，而重金屬Cu、Cr、Pb、As、Hg的單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1.0，屬于安全級(jí)別。以GB 2762—2012、NY 659—2003、NY/T 288—2012為依據(jù)，5個(gè)采樣點(diǎn)茶園茶葉原料樣品中的Cu、Cr、Cd、Pb、As、Hg的含量均遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)或部頒的最高含量限值。[結(jié)論]峨眉山市和夾江縣區(qū)域茶葉中重金屬是安全的，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

土壤；茶葉；重金屬；土壤污染評(píng)價(jià)

目前世界所發(fā)現(xiàn)的山茶科植物共有23屬380余種，而在我國(guó)西南的四川、云南和貴州3省有100多種。西南地區(qū)河谷縱橫，山巒起伏，海拔高低相差懸殊，且地形地貌變化多端，形成了眾多氣候差異較大的小地貌區(qū)和小氣候區(qū)，引起茶樹(shù)種類(lèi)變異，從而發(fā)展進(jìn)化成熱帶型大葉種茶樹(shù)、亞熱帶型中葉種茶樹(shù)與溫帶型中葉種及小葉種茶樹(shù)。被譽(yù)為“中國(guó)綠茶之都”的四川省樂(lè)山市茶園基地面積超過(guò)4萬(wàn)hm2，其茶葉年總產(chǎn)量達(dá)2.5萬(wàn)t，茶葉年產(chǎn)值達(dá)5.6億元，分別占全省的25%、20%、27%[1]。

相對(duì)于其他茶葉種植區(qū)域的茶園土壤重金屬調(diào)查與分析[2-6]，樂(lè)山市區(qū)域的茶園重金屬調(diào)查較少。筆者以樂(lè)山市峨眉山市和夾江縣的多處茶園為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)調(diào)查區(qū)域土樣和茶樣中Cu、Cr、Cd、Pb、As、Hg 6種重金屬含量進(jìn)行測(cè)定，并采用Pi單項(xiàng)污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)土壤中重金屬污染程度，旨在為研究土壤中的重金屬污染程度、防治茶園土壤重金屬污染提供理論依據(jù)[3]。

1 材料與方法

1.1 樣品來(lái)源及采集 采用由山坡底向山頂逐漸采樣的方式，采集樂(lè)山市峨眉山市和夾江縣2地的6個(gè)茶葉生產(chǎn)園區(qū)土壤及茶葉標(biāo)本樣品，采集土壤、原料茶葉時(shí)均遵循“S”型多點(diǎn)采樣(圖1)。

圖1 “S”型多點(diǎn)采樣Fig.1 Multipoint Sampliny by s type

1.2 儀器與試劑 原子吸收分光光度計(jì)(A3型，北京普析公司)，原子熒光分光光度計(jì)(630A型，北京瑞利儀器公司)，微波化學(xué)反應(yīng)儀(COOLPEX型，上海屹堯公司)，電子分析天平(AE240型，METTLER公司)，瑪瑙研缽，分樣篩。

HNO3(優(yōu)級(jí)純)，HCl(優(yōu)級(jí)純)，HF(優(yōu)級(jí)純)，金屬Cu、Zn、Ni、Cd、Pb(高純?cè)噭?，K2Cr2O7，(基準(zhǔn)試劑)，As、Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)，試驗(yàn)用水為高純水。

1.3 樣品消解與檢測(cè)

1.3.1 土壤樣品消解。將土樣中的根、莖等雜質(zhì)除凈，然后將土壤樣品編號(hào)、風(fēng)干、磨碎、過(guò)篩，樣品再次使用“四分法”取樣備用。稱(chēng)取土壤樣品約0.20 g，放于聚四氟乙烯消解罐中，加入6 mL濃HNO3、2 mL HF、2 mL HCl進(jìn)行消解，消解完畢將無(wú)黑色顆粒的消解液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯坩堝中并加入5 mL HNO3進(jìn)行“飛硅”，加熱至溶液呈白色或淡黃色的黏稠狀為止，冷卻后，用1%HNO3定容至50 mL。

1.3.2 茶葉樣品消解。稱(chēng)取茶葉樣品約0.20 g，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入6 mL濃HNO3、2 mL HCl，按“1.3.1”步驟進(jìn)行消解，冷卻后，用1%HNO3定容至25 mL。

1.3.3 檢測(cè)方法。采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定重金屬Cu、Cr的含量[7-9]，采用石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定重金屬Pb、Cd的含量[10]，采用原子熒光分光光度法測(cè)定As、Hg的含量[11]。

1.4 土壤樣品重金屬含量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法

1.4.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 15618—1995和農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)NY/T 391—2013的重金屬限值對(duì)土壤質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)(表1)。

表1 土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2762—2012和農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)NY 659—2003、NY/T 288—2012的重金屬限值對(duì)茶葉質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)(表2)。

表2 茶葉重金屬限值

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(農(nóng)業(yè)部NY/T 359—2000)對(duì)所采集土壤樣品的重金屬進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)并進(jìn)行質(zhì)量分析[12](表3)。

1.4.2 評(píng)價(jià)方法。

1.4.2.1 單因子污染指數(shù)。單因子污染指數(shù)計(jì)算公式：

(1)

式中，Pi為土壤中重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)，Ci為土壤中重金屬的測(cè)量值，Si為二級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)重金屬i的最高限量(GB15618—1995)。Pi≤1，則土壤未被重金屬污染；而Pi> 1，土壤受重金屬i污染，即隨著Pi值的不斷增大，則土壤受重金屬污染程度越大。

表3 土壤重金屬污染等級(jí)劃分

1.4.2.2 N．C.Nemerow(內(nèi)梅羅 )綜合污染指數(shù)。N．C.Nemerow綜合污染指數(shù)計(jì)算公式：

(2)

1.4.2.3 姚氏綜合指數(shù)法。姚氏綜合指數(shù)法是先確定主要污染物的分指數(shù)，再確定所有污染物的平均分指數(shù)，其計(jì)算公式：

(3)

式中，max(Pi)為各污染指數(shù)的最大值。姚氏綜合指數(shù)是主要污染物和平均污染程度兩者影響的綜合評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶園土壤中重金屬含量 采集峨眉山市和夾江縣5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的茶園種植區(qū)土壤及相應(yīng)的茶葉樣品，對(duì)樣品中Cu、As等重金屬進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 峨眉山市和夾江縣茶園土壤重金屬含量

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 15618—1995和農(nóng)業(yè)部NY/T 391—2013的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值，所采樣土壤樣本的Cd含量在0.12～0.45 mg/kg，其中，仙芽鄉(xiāng)8個(gè)采樣點(diǎn)的Cd含量超標(biāo)15%～50%，而峨山鄉(xiāng)9個(gè)采樣點(diǎn)基本處于臨界點(diǎn)，而Cu、Cr、Pb、As、Hg 5種重金屬含量均未超過(guò)國(guó)家二級(jí)土壤的重金屬標(biāo)準(zhǔn)限值，這說(shuō)明峨眉山市和夾江縣的茶園總體情況良好，個(gè)別茶園受Cd的輕度污染。

2.2 茶園土壤中重金屬污染評(píng)價(jià) 以GB 15618—1995為基準(zhǔn)，Cd的單因子污染指數(shù)Pi為0.60～1.23，土壤受Cd的污染較重，導(dǎo)致內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)P綜(內(nèi))和姚氏綜合污染指數(shù)P綜(姚)較高，土壤處于警戒級(jí)別。但除Cd外，土壤中Cu、Cr、Pb、As、Hg的Pi≤0.70，土壤處于安全級(jí)別及清潔水平。由此可知，峨眉山市和夾江縣的茶園土壤總體情況良好，處于警戒限，在茶樹(shù)種植過(guò)程中需注意肥料、農(nóng)藥等影響土壤質(zhì)量因素的管理，防止污染的擴(kuò)大，影響茶葉質(zhì)量(表5)。

表5 茶園土壤的重金屬污染指數(shù)

2.3 茶葉原料樣品中重金屬含量及污染評(píng)價(jià) 在土壤標(biāo)本相對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)采集茶葉原料樣品，以相同的測(cè)量方法測(cè)定茶葉標(biāo)本中Cu、Cr、Cd、Pb、As和Hg重金屬含量，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 茶葉原料樣品中的重金屬含量

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)GB 2762—2012、NY 659—2003、NY/T 288—2012，Pb的限量是5.00 mg/kg，對(duì)于采集的茶葉原料樣品有7個(gè)點(diǎn)微量超標(biāo)，占樣品數(shù)的22%；而Cu、Cr、Cd、As、Hg均未超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的最高限量，這2個(gè)地區(qū)的茶葉原料重金屬處于安全范圍之內(nèi)。

3 結(jié)論與討論

(1)茶園區(qū)土壤標(biāo)本采樣點(diǎn)的重金屬含量除Cd超過(guò)GB 15618—1995或NY/T 391—2013外，其余Cu、Cr、Pb、As、Hg 5種重金屬含量均小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限量值。Cd的單因子污染指數(shù)1.0

(2)對(duì)于原料茶葉，共采集標(biāo)本32個(gè)，除7個(gè)標(biāo)本樣品的Pb輕微超標(biāo)外，其余茶葉原料樣品的重金屬含量均小于國(guó)家或農(nóng)業(yè)部的重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)，這2個(gè)區(qū)域茶葉中重金屬是安全的，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 農(nóng)業(yè)部種植業(yè)管理司經(jīng)濟(jì)作物處．2013年全國(guó)茶園面積、產(chǎn)量、產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)[J]．茶葉科學(xué)，2014，34(3)：296.

[2] 程賢利，蘇晨曦，陳文強(qiáng).陜西漢中茶園土壤中重金屬含量的測(cè)定分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43(5)：324-327.[3] 陳玉真，王峰，吳志丹，等.武夷山5種類(lèi)型茶園土壤重金屬剖面分布特征[J].茶葉學(xué)報(bào)，2015，56(3)：159-164.

[4] 石元值，阮建云，馬立峰，等.茶樹(shù)中鎘、砷元素的吸收累積特性[J]．生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2006，22(3)：70-75．

[5] 劉元生，何騰兵，羅海波，等.貴陽(yáng)市烏當(dāng)區(qū)耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀及其評(píng)價(jià)[J].重慶環(huán)境科學(xué)，2003，25(10)：42-45.

[6] 陳保，蒲泓君，姜東華，等．普洱市某茶園土壤重金屬含量及評(píng)價(jià)[J]．云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，33(S2)：470-473．

[7] 國(guó)家環(huán)保局，國(guó)家技監(jiān)局.土壤質(zhì)量 銅、鋅的測(cè)定 火焰原子吸收分光光度法：GB/T 17138—1997[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1997.

[8] 國(guó)家環(huán)保局，國(guó)家技監(jiān)局.土壤質(zhì)量 鎳的測(cè)定-火焰原子吸收分光光度法：GB/T1 7139—1997[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1997.

[9] 國(guó)家環(huán)保部.土壤 總鉻的測(cè)定-火焰原子吸收分光光度法：HJ 491—2009[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

[10] 國(guó)家環(huán)保局，國(guó)家技監(jiān)局.土壤質(zhì)量 鉛、鎘的測(cè)定石墨爐原子吸收分光光度法：GB/T 17141—1997[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1997.

[11] 寧波市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.土壤和沉積物 汞、砷、硒、鉍、銻的測(cè)定-微波消解/原子熒光法：HJ 680—2013[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2014.

[12] 張惠，馬立鋒，伊?xí)栽?，?典型綠茶茶園土壤重金屬空間分布特性及環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，56(9)：1385-1391.

[13] 譚和平，陳能武，黃蘋(píng)，等.四川茶區(qū)土壤重金屬元素背景值及其評(píng)價(jià)[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2005，18(6)：748-751.

Pollutim Evaluation of Heavy Metals in Soil of Tea Plantations and Tea at Emeishan and Jiajiang

LIU Fan, LIU Ya, ZHANG Yan-qin et al

(College of Chemistry,Leshan Normal Universlty, Leshan, Sichuan 614004)

[Objective] The aim was to study heavy metal content in soil of tea plantations and tea at Emeishan and Jiajiang,and evaluate the pollution degree.[Method]Thecontent of Cu,Cr,Pb,Cd,As and Hg were determined by atomic absorption spectrophotometry and atomic fluorescence spectrometry,based on “GB15618 - 1995” of “soil environmental quality standard”, the single factor pollution index and comprehensive pollution index were used to evaluate the soil samples in tea plantation.[Result] The results showed that the average content of Cu, Cr, Cd, Pb, As,Hg were 30.59、67.08、0.35、24.15、13.32 and 0.13mg / kg in soils of the tea plantations, according to the national standard GB15618 - 1995 soil environmental quality secondary standard values, Cd in a critical level, and the single pollution index of Cu, Cr, Pb, Hg, as were less than 1.0, it belongs to the level of security. Based on GB2762-2012/NY659-2003 /NY/T288-2012 , the contentof Cu, Cr, Cd, Pb, As, Hg of tea samples of raw materialswere obtained in the five sampling point. The contents were much lower than the national standard or issued by the Department of the highest content limit. [Conclusion]The heavy metals content of Emeishan city and jiajiang county are safe and accord with national standard

Soil; Tea; Heavy metal; Soil pollution evaluation

四川省樂(lè)山市科技計(jì)劃項(xiàng)目(14NZD021)。

劉凡(1964- )，男，四川成都人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，從事光度分析研究。

2016-09-09

S 506

A

0517-6611(2016)32-0123-03