綠籬阻隔公路粉塵鉛和鎘污染茶園的研究

崔 林，王夢馨，葉火香，何迅民，韓寶瑜?

（1.中國計量大學(xué)浙江省生物計量及檢驗檢疫技術(shù)重點實驗室，杭州310018；2.浙江省松陽縣茶葉產(chǎn)業(yè)辦公室，松陽323400；3.浙江省松陽縣新興鎮(zhèn)政府，松陽323400）

近些年來茶葉鉛含量一直成為茶人們關(guān)注的話題。一般認(rèn)為，進(jìn)入植物體的鉛源于大氣，地表以上近空的鉛多源于汽車尾氣。韓文炎等檢測發(fā)現(xiàn)，在茶樹品種、樹齡和管理技術(shù)等條件比較一致的情況下，距公路愈近鉛含量愈高，并指出大氣中的鉛包括汽車尾氣鉛和公路揚塵中的鉛［1］。公路上空的灰塵含有鉛，其污染茶園已成為共識，然而，如何有效地克服之？加工前清洗鮮葉，可在一定程度上除去鉛，但增加了一道工序，在當(dāng)下緊張的人力、有限的攤放空間條件下難以實施。鎘污染了環(huán)境之后可在生物體內(nèi)富集，由食物鏈進(jìn)入人體，如果茶葉被鎘元素污染，也就有可能被人攝食。茶區(qū)公路縱橫，各類機(jī)動車輛川流不息，產(chǎn)生了鉛和鎘，污染茶園，必須針對問題研究解決辦法。本研究將汽車尾氣的鉛和鎘、以及公路揚塵的鉛和鎘統(tǒng)稱為粉塵鉛和鎘，在公路邊種植綠籬，探討綠籬對于粉塵鉛和鎘的阻隔作用。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

距浙江省松陽縣新興鎮(zhèn)茶鮮葉市場3 km處，選一段鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路，路寬5 m，路兩側(cè)皆是茶園，茶園地面與路基等高。茶樹品種為烏牛早，單行條植，茶樹高90 cm。2014年7月中旬在路一側(cè)選連續(xù)的4個200m路段，每個路段向茶園延伸300m作為一個區(qū)，分別記為①區(qū)、②區(qū)、③區(qū)和④區(qū)。2015年2月分別在①區(qū)、②區(qū)和③區(qū)路邊種植1.5m、2.0m和3.0m高的小松樹作為綠籬，松樹枝葉密集，可以擋住粉塵，稱為1.5m區(qū)、2.0m區(qū)、3.0m區(qū)和CK區(qū)，并且一直保持松樹高度。

1.2 樣品及分析

2014年7月中旬、2016年7月中旬，分別在每區(qū)距離路邊0m、50m、100m和200m處采1芽1葉茶梢、芽下第5葉，檢測鉛和鎘含量。檢測方法參照文獻(xiàn)［1－2］，將茶葉樣品在80℃烘干，粉碎。稱取樣品1.0g，置于30ml瓷坩堝中，坩堝放在電熱板上加熱使樣品炭化，等到樣品炭化的煙味散盡時，樣品移入高溫電爐。緩慢升溫至500±25℃，恒溫2h，至樣品呈灰白色，冷卻，加入1：1 HNO32 mL，加熱溶解，再用去離子水清洗，清洗液入25 mL容量瓶中，定容待測。溶液中的鉛含量用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP－OES）測定，型號為IRIS／AP，美國熱電公司生產(chǎn)。測定時用國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)— 茶葉標(biāo)準(zhǔn)樣GBW 07605（GSV－4）作為質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，以保證測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。土壤樣品采用HNO3—HF—HClO4濕法消化處理，土壤樣品的有效態(tài)重金屬元素含量采用0.1N HCl以1∶5的土液比振蕩浸提1.5 h后過濾，濾液用ICP－OES法檢測。

設(shè)定的ICP－OES儀器測定參數(shù)：鉛、鎘元素的檢測發(fā)射譜線分別為2203nm和2265nm，檢測器CID低波段（＜265nm）積分時間為15s，高波段（＞265 nm）積分時間5s；進(jìn)樣蠕動泵轉(zhuǎn)速100r／min；進(jìn)樣霧化器氬氣壓力為193kPa；輔助氣流量為1.0 L／min；高頻發(fā)生器功率為1500w。重復(fù)4次。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同高度綠籬阻隔粉塵鉛污染茶葉的作用

2014年7月未種植綠籬前，檢測1.5m區(qū)、2.0m區(qū)、3.0m區(qū)和CK區(qū)：路邊1芽1葉嫩梢的鉛含量為0.66 ～0.75mg／kg、成葉鉛含量為3.11 ～3.40mg／kg；50m 處 1 芽 1 葉嫩梢的鉛含量為 0.55 ～0.71mg／kg、成葉鉛含量為2.11 ～2.42mg／kg；100m 處1 芽1 葉嫩梢的鉛含量為0.51 ～0.66mg／kg、成葉鉛含量為1.72 ～1.78 mg／kg；200m 處1 芽1 葉嫩梢的鉛含量為 0.49 ～0.63mg／kg、成葉鉛含量為 1.66 ～1.74mg／kg。 即從路邊向茶園延伸，1芽1葉茶梢或者成葉的鉛含量是遞減的，并且50m之后鉛含量明顯遞減；成葉的鉛含量高于嫩梢的（表1）。

種植綠籬1.5年之后即2016年7月，測得：①路邊：1.5m區(qū)、2.0m區(qū)和3.0m區(qū)1芽1葉嫩梢和成葉的鉛含量為0.61 ～0.65mg／kg和 2.47 ～2.98mg／kg、CK 區(qū)則為 0.69mg／kg 和 3.17mg／kg；與 2014 年 7 月測量值相比，發(fā)現(xiàn)綠籬區(qū)鉛含量明顯下降，而CK區(qū)略有增加；以3.0m區(qū)鉛含量下降最明顯，1芽1葉嫩梢和成葉分別下降18.6%和27.4%，2.0m區(qū)1芽1葉嫩梢和成葉鉛含量分別下降8.5%和7.5%，1.5m區(qū)1芽1葉嫩梢和成葉鉛含量分別下降6.2%和4.2%。②在50m處，1芽1葉茶梢和成葉鉛含量下降率在1.5m區(qū)則分別為1.8%和4.7%，2.0m 區(qū)分別為10.3%和12.5%，3.0m 區(qū)分別為16.9%和16.9%，CK 區(qū)分別為0和－2.2%，即CK區(qū)略有增加。③在100m處，1芽1葉茶梢和成葉鉛含量下降率在1.5m區(qū)則分別為2.0%和0.6%，2.0m 區(qū)分別為9.2%和2.8%，3.0m 區(qū)分別為1.5%和1.7%，CK 區(qū)分別為0 和 －5.8%，CK 區(qū)有所增加。④在200m處，1芽1葉茶梢和成葉鉛含量下降率在1.5m區(qū)則分別為0和0.6%，2.0m區(qū)分別為4.8%和1.7%，3.0m 區(qū)分別為 3.2%和 1.7%，CK 區(qū)分別為0 和 －0.6%（表 1）。

表1 距路邊不同距離的茶樹新梢和成葉鉛含量單位：（mg／kg）

2.2 不同高度綠籬阻隔粉塵鎘污染茶葉的作用

2014年7月未種植綠籬，公路上人群和機(jī)動車輛激起的粉塵中含有鎘，對于茶葉有一定影響，路邊1.5m區(qū)、2.0m 區(qū)、3.0m 區(qū)和 CK 區(qū)1 芽1 葉嫩梢和成葉中鎘含量為 0.051 ～0.062mg／kg和0.062 ～0.072mg／kg；50m 處1 芽1 葉嫩梢和成葉中鎘含量為0.041 ～0.053mg／kg和0.062 ～0.072mg／kg，有所減少；100m 處1 芽1 葉嫩梢和成葉中鎘含量為0.041 ～0.053mg／kg和 0.061 ～0.063mg／kg，略微減少（表 2）。

種植綠籬1年半之后檢測，①路邊：1.5m區(qū)、2.0m區(qū)和3.0m區(qū)1芽1葉嫩梢和成葉的鎘含量為0.041 mg／kg和0.051mg／kg、CK 區(qū)則為 0.061mg／kg和0.083mg／kg；與 2014 年 7 月的相比，綠籬區(qū)鎘含量略有下降，以3.0m區(qū)鎘含量下降最明顯，而CK區(qū)鎘含量略有增加。②在50m處，1.5m區(qū)、2.0m區(qū)和3.0m區(qū)1芽1 葉嫩梢和成葉的鎘含量為 0.040 ～0.042mg／kg和0.061 ～0.062mg／kg、CK 區(qū)則為 0.054mg／kg 和0.072 mg／kg；與1.5年前設(shè)立綠籬相比，綠籬區(qū)鎘含量略微減少，CK區(qū)鎘含量略微增加。③在100m處，1.5m區(qū)、2.0m 區(qū)和3.0m 區(qū)1 芽1 葉嫩梢和成葉的鎘含量為0.041 ～0.052mg／kg和 0.061 ～0.062mg／kg、CK 區(qū)則為0.061mg／kg和0.062mg／kg；與1.5年前沒有綠籬相比，綠籬區(qū)和 CK 區(qū)鎘含量幾乎沒有變化（表2）。

表2 距路邊不同距離的茶樹新梢和成葉鎘含量單位：（mg／kg）

2.3 不同高度綠籬阻隔粉塵鉛和鎘污染茶園表土的作用

2014年7月未種植綠籬時，路邊的表土層鉛含量為25.86～27.11mg／kg，距路邊50m處的鉛含量為24.96 ～26.28mg／kg，距路邊100m 處的鉛含量為23.12 ～26.24mg／kg。 從路邊向著茶園深處，表土層鉛含量有所減少，50m減少幅度很小。種植綠籬1年半之后的2016年7月，測得1.5m、2.0m和3.0m高綠籬的路邊表土鉛含量下降率分別為1.7%、2.9%和3.2%，而CK區(qū)鉛含量上升0.37%。

表土層鎘含量很小。種植綠籬前后變化不明顯（表3）。

表3 距路邊不同距離的表土層鉛和鎘的含量單位：（mg／kg）

3 討論

本研究的試驗場所距離松陽縣新興鎮(zhèn)的茶鮮葉市場3公里，是一段鄉(xiāng)級公路，路兩邊連著茶園。未設(shè)置綠籬時，7月中旬路邊1芽1葉嫩梢和成葉鉛含量為0.61～3.4mg／kg，距路邊50m鉛含量明顯下降，100m之后鉛含量也有下降，但下降幅度很小，說明農(nóng)區(qū)道路粉層確實在一定程度上污染茶園。種植綠籬一段時間之后，距路邊0～50m處，綠籬區(qū)茶葉鉛含量下降明顯，CK區(qū)茶葉鉛含量略有增加；距路邊100～200m處，綠籬區(qū)鉛含量還有下降，而CK區(qū)鉛含量略有增加。綠籬確有阻隔粉塵鉛的作用；而且，鄉(xiāng)間主干道的水泥路面上車流量和人流量都很大，粉塵大，綠籬矮了不起作用，在本研究的環(huán)境中需要3m高。有研究表明，公路邊新梢鉛含量比遠(yuǎn)離公路的新梢鉛含量高0.5～2.6mg／kg，新梢和老葉鉛含量距公路50m處，鉛含量分別為1.52mg／kg 和 2.97mg／kg，距公路 300m 處則為 0.96mg／kg 和 2.20mg／kg［3－5］。 與本研究結(jié)果的趨勢一致，亦即公路揚塵鉛污染路邊茶葉。大氣中的鎘主要源于工業(yè)生產(chǎn)，其化學(xué)形態(tài)有硫酸鎘、硫化鎘、氧化鎘和氯化鎘等，多存在于空氣中細(xì)微的固體顆粒物中。鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路上車輛多，穿行于農(nóng)區(qū)和工業(yè)區(qū)，也會帶來鎘。本研究也揭示路邊茶葉的鎘含量明顯多于茶園中央茶葉的鎘含量，綠籬也有阻隔作用，還是以3m高為好。

［1］ 韓文炎，楊亞軍，梁月榮，等.茶樹體內(nèi)鉛的吸收累積特性研究［J］.茶葉科學(xué)，2009， 29（3）： 200 －206.

［2］ 韓文炎，梁月榮，楊亞軍，等.加工過程對茶葉鉛和銅污染的影響［J］.茶葉科學(xué)，2006， 26（2）： 95 －101.

［3］ 吳永剛，姜志林，羅 強(qiáng).公路邊茶園土壤與茶樹中重金屬的積累與分布［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2000，26（4）：39－42.

［4］ 張壽寶，包文權(quán).汽車尾氣中的鉛對茶園污染的研究［J］.江蘇環(huán)境科技2000，13（3）：1－2.

［5］ 石元值，馬立峰，韓文炎，等.汽車尾氣對茶園土壤和茶葉中鉛、銅、鎘元素含量的影響［J］.茶葉，2001， 27（4）：21 －24.