福建茶園土壤及茶葉重金屬監(jiān)測及污染評價

顏明娟，吳一群，張 輝，陳夢雅，蔡順香，陳子聰

（福建省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，福建 福州 350013）

福建茶園土壤及茶葉重金屬監(jiān)測及污染評價

顏明娟，吳一群，張 輝，陳夢雅，蔡順香，陳子聰＊

（福建省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，福建 福州 350013）

為評價福建茶葉質量安全水平，對閩南、閩北、閩東16個產(chǎn)茶鄉(xiāng)鎮(zhèn)53個土壤樣品及86個茶葉樣品重金屬含量進行抽樣分析，結果表明：調查區(qū)域的土壤銅含量為3．97～19．13mg·kg－1，鉻含量為7．97～56．40 mg·kg－1，鉛含量為12．26～134．74mg·kg－1，鎘的含量為0．07～0．26mg·kg－1，鋅含量為13．30～307．52 mg·kg－1。茶葉銅含量為3．25～41．00mg·kg－1，鉻含量為0．42～7．64mg·kg－1，鉛含量為0．46～4．71 mg·kg－1，鎘含量為0．02～0．13mg·kg－1，鋅含量為15．44～31．28mg·kg－1。80%以上福建主要產(chǎn)茶區(qū)域土壤污染水平達清潔水平，主要產(chǎn)茶區(qū)域茶葉鉛、銅、鎘含量未超標，調查區(qū)域有3個點茶葉鉻含量超過限量標準，茶葉鋅含量值變化幅度較小，表征茶樹對土壤鋅元素吸收比較穩(wěn)定一致。

茶園；土壤；重金屬；污染

福建是我國茶葉主產(chǎn)區(qū)和主要發(fā)源地，多山宜茶（海拔1000m以下的宜茶丘陵山地占陸地總面積的83．3%），茶是福建省分布最廣的經(jīng)濟作物，是福建九大支柱產(chǎn)業(yè)之一，也是福建的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。但隨著工業(yè)化和城市化進程的不斷加劇，污染物排放量日漸增多，使許多地方的茶葉生產(chǎn)暴露于被污染的環(huán)境中，茶樹吸收環(huán)境中的重金屬等相關元素，并在茶葉中進行累積，最終通過飲用茶湯等方式使這些有害物質向人體遷移，危害人體健康［1－4］。早在20世紀90年代，福建就開始了茶園土壤環(huán)境的調查工作，整體來看福建名優(yōu)茶產(chǎn)地土壤環(huán)境質量較佳［5－6］。隨著茶園周邊旅游景區(qū)的開發(fā)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的增加，以及茶園中化肥、農(nóng)藥使用量的增大，茶園空氣、土壤等環(huán)境受到不同程度的影響［7－9］。長期監(jiān)測環(huán)境污染程度，開展茶園土壤重金屬的安全狀況評價，對茶園的可持續(xù)利用、茶產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展、茶葉品質和安全性的提高具有重要意義。同時為控制和避免區(qū)域土壤環(huán)境質量惡化、改善和提高區(qū)域環(huán)境質量、保障區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

為切實提高福建茶葉質量安全水平，本研究抽樣檢測了福建省86個茶葉樣品及相應茶園53個土壤樣品的重金屬含量，并結合茶園土壤和茶葉的衛(wèi)生標準，對茶園土壤和茶葉進行污染評價，以期為發(fā)展福建無公害茶葉和有機茶栽培提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 樣品的采集與處理

調查的茶園分布在福建省閩北、閩南、閩東主要產(chǎn)茶區(qū)域，樣品采自分布于丘陵山地具有代表性的茶園。2014年秋茶采收后施肥前在采樣區(qū)內(nèi)茶行間選擇具有代表性的地塊采集表層土壤 （0～30 cm），按多點采樣混合均勻后用四分法取土樣1kg左右，用潔凈聚乙烯塑料袋封裝帶回實驗室，每個點采3個平行樣，土壤樣品自然風干后混勻研磨，過100目尼龍篩備用；同時采集相對應點的一芽三葉茶鮮葉樣品，先用自來水輕柔沖洗，再用去離子水清洗3次，在烘箱內(nèi)80℃烘干，粉碎后過80目尼龍篩備用。

1．2 分析方法

1．2．1 土壤中重金屬含量測定 土壤中鎘、鉛、銅、鉻、鋅全量測定，秤取0．5g處理好的土壤樣品，加硝酸、氫氟酸微波消解系統(tǒng)消解后，用原子吸收分光光度計 （火焰法）測定鉛、銅、鉻、鋅的含量，用石墨爐法測定鎘含量。

1．2．2 鮮葉中重金屬含量測定 茶葉中鎘、鉛、銅、鉻、鋅含量測定，秤0．5g處理好的植株樣品，加硝酸、雙氧水進行微波消解，用原子吸收分光光度計 （火焰法）測定鉛、銅、鉻、鋅的含量，用石墨爐法測定鎘鉛含量。

1．3 評價方法與標準

1．3．1 土壤單項污染指數(shù)法 各元素的單項污染指數(shù)按下式計算：

公式中，Pi為土壤中污染物i的單項污染指數(shù)，Ci為土壤污染物i的實測值，Si為污染物i的評價標準。

1．3．2 土壤綜合污染指數(shù)法 采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法［11］對土壤重金屬污染進行綜合評價，計算公式為：

式中p為土壤污染指數(shù)，即內(nèi)梅羅Newmerow污染指數(shù)，pmax為土壤污染物單項污染指數(shù)最大，pave為土壤污染物單項污染指數(shù)平均值；計算得出的污染指數(shù)按表1劃分污染等級。

1．3．3 評價標準 采用表2中我國土壤環(huán)境質量標準（GB 15618－1995）［13］中的二級限量標準進行評價。

表1 土壤污染分級標準Table 1 Standards for pollution classification on soils

表2 土壤環(huán)境質量標準Table 2 Standards on environmental quality of soils（單位：mg·kg－1）

1．4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS（12．50）統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2．1 茶園土壤重金屬含量及安全評價

從表3可見，調查區(qū)域的土壤銅含量為3．97 ～19．13mg·kg－1，土壤鉻含量為7．97～56．40 mg·kg－1，鉛含量為12．26～134．74mg·kg－1，鎘的含量為0．07～0．26mg·kg－1，土壤鋅含量為13．30～307．52mg·kg－1，除尤溪新陽鎮(zhèn)、安溪虎丘鎮(zhèn)、永春玉斗鄉(xiāng)3個調查區(qū)域的鋅含量超出限量標準，其它重金屬含量均未超出土壤環(huán)境質量二級限量標準。

以土壤環(huán)境標準中的二級標準作為限量標準利用內(nèi)梅羅指數(shù)法進行茶園土壤安全評價，從表4可見，尤溪新陽鎮(zhèn)、安溪虎丘鎮(zhèn)、永春玉斗鄉(xiāng)3個調查區(qū)域的P綜大于0．7，占總調查區(qū)域的18．9%；其中安溪虎丘鎮(zhèn)、永春玉斗鄉(xiāng)兩個調查區(qū)域的P綜分別為1．125和1．044，污染等級達到了輕度污染；其它調查區(qū)域的茶園土壤重金屬綜合污染指數(shù)都小于0．7，說明這些調查區(qū)域的土壤安全等級都屬于安全水平，污染水平為清潔。

2．2 茶葉重金屬含量

由表5可見，調查區(qū)茶葉銅含量為3．25～4 1．0 0mg·kg－1，鉻含量為0．4 2～7．6 4mg·kg－1，鉛含量為0．46～4．71mg·kg－1，鎘含量為0．019～0．129mg·kg－1，鋅含量為15．44 ～31．28mg·kg－1。根據(jù)食品中污染物限量標準［14］（GB2762－2012）茶葉中鉛的限量標準的為5mg·kg－1，銅的限量標準的為60mg·kg－1，調查區(qū)域茶葉的鉛、銅含量均未超出限量標準，根據(jù)茶葉中鉻、鎬、汞、砷及氟化物限量［16］（NY659 －2003）茶葉中鉻的限量標準為5mg·kg－1，鎘的限量標準為1mg·kg－1，調查區(qū)域3個點鉻含量超出限量標準。安溪縣調查區(qū)域茶葉銅含量明顯高于其他調查樣點 （福州北峰除外），是否與安溪產(chǎn)茶區(qū)域優(yōu)質茶品質相關，與當?shù)氐你~礦分布有關，有待于進一步研究。建甌市和安溪縣調查區(qū)域茶葉鉻含量明顯高于其他調查樣點，且該調查區(qū)域土壤鉻含量無明顯相關性，這可能與該點茶樹品種自身對鉻的吸收能力有關。李云等［18］研究鉛、銅、鎘和鉻4種重金屬在茶葉中積累，結果表明鉻的累積速率常數(shù)最大。

表3 不同地區(qū)表層平均土壤銅、鉻、鉛、鎘、鋅含量Table 3 Average contents of Cu，Cr，Pb，Cd，and Zn in surface soil at different localities

2．3 茶園土壤重金屬含量對茶葉的影響

對茶園土壤及土壤與茶葉的各重金屬進行相關性分析。從表6可見，土壤中銅與鉻、鎘有較強的相關性，這與葉琛等［19］結論一致，茶葉中的銅含量與土壤中的重金屬含量都有一定的相關性；土壤鉻與鉛、鎘、鋅沒有很強的聯(lián)系，可能土壤中的鉻與這3個元素不是同源的，而茶葉中的鉻含量與所檢測的土壤中重金屬存在負相關，說明茶葉中的鉻來源與土壤中的全量重金屬相關性不大，茶葉鉻含量偏高可能是茶園管理等綜合因素造成的；土壤中鉛與鎘有極顯著地相關性，茶葉中的鉛含量與土壤中鉛含量有較大的關系；土壤中鎘除了與鉛有極顯著地相關外，與其他4個元素也存在正相關，而茶葉中的鎘含量與土壤中所檢測的重金屬元素沒有明顯聯(lián)系。茶葉中鋅含量與土壤中的所測的金屬含量沒有顯著相關，茶葉鋅含量變化幅度較小 （15．44 ～31．28mg·kg－1）表征茶樹對土壤鋅元素吸收比較穩(wěn)定一致。

表4 茶園土壤重金屬污染指數(shù)Table 4 Indices on heavy metal pollution at tea plantations

表5 不同地區(qū)茶葉銅、鉻、鉛、鎘、鋅平均含量Table5AveragecontentsofCu，Cr，Pb，Cd，andZninteasfromdifferentlocalities

表6 茶園土壤重金屬間及與茶葉重金屬的相關性Table 6 Correlation between heavy metal contents in tea and soil

3 討論與結論

3．1 福建主要產(chǎn)茶區(qū)域土壤重金屬

調查區(qū)域的土壤銅含量為3．97～19．13 mg·kg－1，土壤鉻含量為 7．97～56．40 mg·kg－1，鉛含量為12．26～134．74mg·kg－1，鎘的含量為0．07～0．26mg·kg－1，土壤鋅含量為13．30～307．52mg·kg－1。茶園80%的土壤重金屬元素銅、鉻、鉛和鎘的含量污染等級達到安全等級，未超出二級限量標準，均符合國家無公害茶園土壤環(huán)境質量標準相應的濃度限值。污染個別存在但未呈現(xiàn)普遍分布趨勢。說明福建主要產(chǎn)茶區(qū)域土壤達到清潔、安全生產(chǎn)的水平。

3．2 福建主要產(chǎn)茶區(qū)域茶葉重金屬

調查區(qū)域茶葉銅含量為3．25～41．00 mg·kg－1，鉻含量為0．42～7．64mg·kg－1，鉛含量為0．46～4．71mg·kg－1，鎘含量為0．019～0．129mg·kg－1，鋅含量為15．44～31．28 mg·kg－1。調查區(qū)域茶葉的鉛、銅、鎘含量均未超出限量標準，鉻有3個點含量為超出限量標準，這可能與該茶園的生態(tài)環(huán)境與施肥管理有關，有研究［17］表明施肥對茶園鎘、鉻、鎳等的影響顯著。所測茶葉的重金屬含量除了鉛與土壤中的全量鉛與很大的相關性外，其他4個元素在茶葉中的含量與該土壤的背景值都沒有明顯的相關。

3．3 綜合污染評價

調查區(qū)茶園的重金屬銅、鉛和鉻的單因子污染指數(shù)小于0．7。表明茶園土壤屬于清潔水平未受重金屬銅、鉛和鉻的污染。少數(shù)茶園鎘的單因子污染指數(shù)大于0．7小于1．0處于警戒線等級，屬于尚清潔水平。個別茶園鋅的單因子污染指數(shù)大于1．0，但茶葉的鋅含量值變化幅度不大，說明茶樹對土壤鋅的吸收值比較穩(wěn)定一致。原因可能與該區(qū)域土壤背景值、茶園栽培管理及周圍的環(huán)境有一定關系。綜合污染評價結果顯示，除了安溪虎丘鎮(zhèn)、永春玉斗鄉(xiāng)2個點外所有調查區(qū)的綜合污染指數(shù)均小于0．7。表明福建茶園土壤質量總體處于安全等級，屬于清潔水平，適宜有機茶的生產(chǎn)。目前在茶園管理上要采取措施防治重金屬的污染，以確保福建茶葉生產(chǎn)的優(yōu)質高效。加強技術宣傳，普及茶園安全知識，規(guī)范茶農(nóng)施用肥料和農(nóng)藥。加強對茶園周圍產(chǎn)生 “三廢”的工業(yè)企業(yè)的監(jiān)管等措施。

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Heavy Metal Contaminations in Plantation Soils and Tea Products in Fujian

YAN Ming－juan，WU Yi－qun，ZHANG Hui，CHEN Meng－ya，CAI Shun－xiang，CHEN Zi－cong＊
（Soil and Fertilizer Research Institute，F(xiàn)ujian Academy of Agricultural Sciences，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian350013，China）

Heavy metals in 53soil and 86tea samples collected from 16tea growing areas in southern，northern，and eastern Fujian were analyzed．The results showed that the content of Cu in the soils ranged from 3．97to 19．13 mg·kg－1；Cr，from 7．97to 56．40mg·kg－1；Pb，from 12．26to 134．74mg·kg－1；Cd，from 0．07to 0．26 mg·kg－1；and，Zn，from 13．30to 307．52mg·kg－1；while that of Cu in the teas，from 3．25to 41．00 mg·kg－1；Cr，from 0．42to 7．64mg·kg－1；Pb，from 0．46to 4．71mg·kg－1；Cd，from 0．02to 0．13 mg·kg－1；and，Zn，from 15．44to 31．28mg·kg－1．More than 80percent of the major tea－producing areas were considered clean as far as heavy metal pollution is concerned．Pb，Cu，and Cd，except Cr at 3locations，in the teas produced at the plantations did not exceed the safety limits．The Zn contents in the teas from the various surveyed areas were similar，suggesting a stable and limited Zn－absorption from soil by the tea plants．

tea plantation；soil；heavy metal；pollution

S571．1；X833

：A

：2096－0220（2016）02－0071－04

2016－04－16初稿；2016－05－16修改稿

福建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè) （茶葉）技術體系；福建省屬公益類科研院所基本科研專項 （2015R1022－6）。

顏明娟（1969－），女，副研究員，主要從事農(nóng)業(yè)環(huán)境研究。E－mail：yanmj163＠163．com

＊通訊作者：陳子聰（1963－），男，研究員，從事植物營養(yǎng)方面的研究。E－mail：zicongchen123＠163．com