長沙市茶園土壤和茶葉重金屬的檢測與評價

胡丹　張意　周冰玉　曾艷

摘要 [目的]了解長沙市茶場土壤及茶葉重金屬的污染情況，為茶場無公害建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。[方法]分別測定長沙市的金井、湘豐、淳口、銀峰和溈山茶場中某個茶園的土壤及茶樹新葉、老葉的Pb、Cu、Cr、Cd、Hg和As 6種重金屬元素含量，并結(jié)合茶場土壤和茶葉的衛(wèi)生質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使用單項污染指數(shù)和Nemerow綜合污染指數(shù)對茶園土壤和茶葉進行評價。[結(jié)果]5個茶園土壤和茶葉的Pb、Cu、Cr、Cd、Hg和As重金屬元素含量均低于規(guī)定含量限定值，單項污染指數(shù)和Nemerow綜合污染指數(shù)均小于1.0。[結(jié)論]5個茶園土壤環(huán)境總體良好，符合無公害茶場建設(shè)的條件；茶葉重金屬含量在規(guī)定含量限定范圍內(nèi)，符合1級茶葉產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞 茶園土壤；茶葉；重金屬；污染評價

中圖分類號 X833 文獻標(biāo)識碼

A 文章編號 0517-6611（2018）14-0071-04

Monitoring and Evaluating of Heavy Metals in Soil and Teas of Tea Garden in Changsha City

HU Dan1，2，ZHANG Yi1，3，ZHOU Bingyu1，2 et al （1.Hunan Institute of Microbiology，Changsha，Hunan 410009；2.Hunan Engineering Technology Research Center of AgroMicroorganisms Application，Changsha，Hunan 410009；3.Institute of Microbiology，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101）

Abstract [Objective] The research aimed to understand the heavy metals elements contamination in Changsha City，and to provide the basis for building nonpolluted agriculture.[Method] We monitored the contents of heavy metals such as Pb，Cu，Cr，Cd，Hg and As in soil and teas of a Jinjing，Xiangfeng，Chunkou，Yinfeng and Weishan tea garden in Changsha City.Combined with health quality standard of tea gardens soil and tea，pollution of heavy metals was evaluated by single factor pollution index and Nemerow pollution index.[Result]The contents of Pb，Cu，Cr，Cd，Hg and As were fit the standard in garden soil，and the single factor pollution indexes and Nemerow pollution indexes were both less than 1.0.[Conclusion] Five tea gardens soil environmental quality was cleanness，and the soils were suitable for nonpolluted agricultural production.The contents of heavy metals in tea leaves is within the limited range of the prescribed content and fits the firstlevel tea product standard.

Key words Tea garden soil；Tea；Heavy metal；Pollution evaluation

茶起源于我國，在全世界被廣泛飲用，是全球三大飲料之一[1]。茶具有抗癌、抗氧化、清除人體自由基等保健作用[2-3]，越來越受到人們的喜愛。但是隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對茶葉的質(zhì)量和功能有了更深入的了解，茶葉的重金屬含量等安全問題受到密切關(guān)注。

我國是世界上最大的茶葉種植國，茶葉產(chǎn)量和茶園面積居世界第一。但是一些地區(qū)由于長期的礦產(chǎn)開采及化肥、農(nóng)藥的大量施用導(dǎo)致茶園的土壤重金屬污染[4-6]，而重金屬能夠在茶樹-土壤體系中遷移轉(zhuǎn)化，最終富集在茶樹組織，引起茶葉重金屬含量超標(biāo)[7-8]，人長期飲用受污染茶葉會對健康造成嚴(yán)重影響。

長沙市地處湘江流域，為大陸性亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，氣候溫暖濕潤，得益于得天獨厚的地理條件，長沙市成為湖南省重要的茶產(chǎn)區(qū)之一[9]。湘江為湖南的母親河，流經(jīng)長沙市，是湖南賴以生存和發(fā)展的重要水系，但近年來多次受到重金屬污染[10-12]，其周邊土壤及農(nóng)作物重金屬含量令人擔(dān)憂。筆者以湘江流域的長沙市為研究對象，對其中的茶園土壤及茶葉中Pb、Cu、Cr、Cd、Hg和As 6種重金屬元素進行調(diào)查，了解長沙市的茶園土壤和茶葉是否受重金屬污染，以期進一步為長沙市無公害茶葉的種植提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗儀器 原子吸收分光光度計（型號為ICE 3500，美國Thermo Scientific公司）；原子熒光分光光度計（型號為AFS-8220，北京吉天儀器有限公司）；微波消解儀（型號為Mars 6，美國培安科技公司）；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）（型號為iCAP Q，美國Thermo Scientific公司）。

1.2 樣品采集及制備 于2016年9月分別采集長沙縣金井茶場和湘豐茶場、瀏陽市淳口茶場和銀峰茶場、寧鄉(xiāng)市溈山茶場的某茶園土壤及茶葉樣品。每個茶園在分散位置選取5個采樣點，每個采樣點在靠近茶樹位置采用五點采樣法，除去地表5 cm左右的覆蓋物后采集其下15～20 cm的土壤約0.5 kg，裝至干凈采集袋中。同時在每處土壤采樣點采集該處茶葉，分別采摘嫩芽和成熟茶葉，分袋裝好。土壤采集后自然晾干7 d后研磨過60目篩，保存?zhèn)溆?。茶葉在60 ℃烘干后用研缽研碎，過60目篩，保藏于塑料袋中備用。

1.3 重金屬含量測定

精確稱量土壤0.1 g（精確至0.1 mg），用王水-HClO4消解，消解液中的Pb、Cu、Cr和Cd元素使用原子吸收分光光度計測定，Hg和As元素采用原子熒光分光光度計測定。

精確稱取茶葉粉末0.5 g（精確至0.1 mg）至聚四氟乙烯管中，加入5 mL純硝酸和0.5 mL過氧化氫，放置微波消解儀中，消解程序為升溫至110 ℃保持10 min，再升溫至180 ℃保持15 min，冷卻后去除多余酸液至1 mL左右，用超純水定容至50 mL待測。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定茶葉中重金屬的含量[13]。

1.4 重金屬污染評價

采用單項污染指數(shù)和Nemerow污染指數(shù)結(jié)合的方法對重金屬污染情況進行評價[2]，其分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。經(jīng)檢測，采樣地測定的土壤pH為4.1～5.2，土壤重金屬含量限定值采用《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（修訂）》（GB 15618—2008）（pH<5.5時）旱地土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。茶葉中Pb和Cu的限定值依據(jù)《綠色食品茶葉》（NY/T 288—2012）標(biāo)準(zhǔn)，Cr、Cd、Hg和As依據(jù)《茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氟化物限量》（NY 659—2003）標(biāo)準(zhǔn)，茶葉質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)參照文獻[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶園土壤重金屬含量 從5個茶園土壤樣品重金屬含量（表2）可以看出，各茶園土壤重金屬含量不相同，平均值大小為Cr>Pb>Cu>As>Cd>Hg，其分布與土壤背景值的含量一致[15]。Pb含量，5個茶園土壤中Pb的含量基本上一致，平均含量為32.56 mg/kg，最高值為35.12 mg/kg，均低于限定值；Cu含量，平均為22.48 mg/kg，最高值為29.05 mg/kg，均低于限定值；Cr含量，平均為56.81 mg/kg，最高值為68.44 mg/kg，均低于限定值；Cd含量，平均為0.202 mg/kg，最高值為0.237 mg/kg，均低于限定值；Hg含量，平均為0.161 mg/kg，最高值為0.226 mg/kg，均低于限定值；As含量，平均為10.47 mg/kg，最高值為11.88 mg/kg，均低于限定值。由此可知，長沙市這5個茶園土壤中Pb、Cu、Cr、Cd、Hg和As的含量均在限定值之內(nèi)。

2.2 茶園茶葉重金屬含量

茶葉在生長過程中對土壤重金屬具有富集作用[16]，采集土壤采樣點周圍茶樹的茶葉，以檢測茶葉重金屬含量，結(jié)果如表3所示。結(jié)果顯示，茶葉中6種重金屬元素均未超出限定值，說明5個茶園茶葉中Pb、Cu、Cr、Cd、Hg和As 6種重金屬元素的含量在安全范圍內(nèi)。但是，不同茶園的茶樹各重金屬元素具有差異，新葉Pb含量：湘豐>淳口=溈山>金井>銀峰，老葉Pb含量：湘豐>金井>溈山>淳口>銀峰；新葉Cu含量：金井>湘豐>銀峰>溈山>淳口，老葉Cu含量：湘豐>金井=銀峰>溈山>淳口；新葉Cr含量：湘豐=淳口>金井>銀峰>溈山，老葉Cr含量：淳口>銀峰>湘豐>金井>溈山；新葉Cd含量：湘豐>金井>銀峰>淳口>溈山，老葉Cd含量：湘豐>銀峰>金井>淳口>溈山；新葉Hg含量：淳口>銀峰>金井>溈山>湘豐，老葉Hg含量：淳口>湘豐>金井>溈山>銀峰；新葉As含量：湘豐>銀峰>金井>溈山>淳口，老葉As含量：湘豐>銀峰>溈山>淳口>金井。同一采樣點的新葉和老葉重金屬含量也不一樣，從表4可以看到，茶樹新葉對Pb、Cu和Cd 3種元素的富集系數(shù)比老葉大，說明這3種重金屬元素更容易積累在生長旺盛的新葉中，而Cr、Hg和As在新葉和老葉中富集并不表現(xiàn)出特定差異。土壤是茶樹所積累重金屬的主要來源，相比于其他5種重金屬，茶葉對Cu的富集系數(shù)最高（表4），這可能是由于茶樹對Cu的富集能力比較強，也可能與茶園所施肥料和噴灑農(nóng)藥有關(guān)[7]。

2.3 茶園土壤和茶葉重金屬污染評價

茶園土壤的重金屬污染評價結(jié)果如表5所示，根據(jù)表1的分級標(biāo)準(zhǔn)，金井和湘豐某茶園土壤的Nemerow綜合污染指數(shù)分別為0.632和0.698，這2個茶園的土壤環(huán)境質(zhì)量為安全清潔安全級別，淳口、銀峰和溈山某茶園土壤的Nemerow綜合污染指數(shù)分別為

0.806、0.723和0.758，處于尚清潔警戒級別，滿足無公害茶 場建設(shè)要求。從單項污染指數(shù)看，5個茶園的Pb、Cu、Cr和As 4種重金屬元素的污染指數(shù)都小于0.6，說明5個茶場中這4種重金屬處于清潔安全級別。淳口、金井、湘豐和溈山某茶園土壤Cd的單項污染指數(shù)大于0.700，說明這4個茶園的Cd元素污染水平為尚清潔警戒級別，但接近輕度污染級別；淳口和銀峰某茶園土壤中Hg元素的單項污染指數(shù)也超過0.700，同樣處于尚清潔警戒級別。由此可見，長沙茶園土壤的Cd和Hg含量應(yīng)當(dāng)引起重視，很有可能會達到輕度污染水平。比較郭海彥等[15]于2005年對長沙“百里茶廊”茶葉基地土壤重金屬污染的調(diào)查情況，當(dāng)時調(diào)查“百里茶廊”的6個基地土壤重金屬含量僅湘豐茶場的Cr處于尚清潔警戒級別，其他茶場的重金屬元素均為清潔安全級別，但到目前，所調(diào)查的5個茶場中有4個的Cd和Hg元素處于尚清潔警戒級別，表明長沙市茶園土壤重金屬含量相較于2005年有所上升，應(yīng)當(dāng)引起重視。這可能與茶園農(nóng)藥噴灑、化肥施用以及灌溉水污染有關(guān)。因此，茶園管理者應(yīng)重視土壤重金屬的變化情況，同時采取相關(guān)措施，防止土壤重金屬含量進一步增加。

綜上所述可知，所調(diào)查的長沙市茶園土壤重金屬處于尚清潔警戒級別，進一步調(diào)查茶場土壤采樣點茶葉重金屬含量，以了解茶葉是否也已受重金屬污染，結(jié)果如表6所示，新葉和老葉的Nemerow綜合污染指數(shù)小于0.6，土壤處于尚清潔警戒級別的幾個茶場中Cd和Hg元素并未在茶葉中大量富集，其Cd和Hg元素的單項污染指數(shù)也較低，分別小于0.2和0.3，達到1級茶葉產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)[14]，說明所調(diào)查的5個長沙茶園茶葉未受重金屬污染，在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

（1）長沙市金井、湘豐、淳口、銀峰和溈山5個茶園土壤中Pb、Cu、Cr、Cd、Hg和As重金屬元素含量均低于含量限定值，單項污染指數(shù)和Nemerow綜合污染指數(shù)均小于1.0，說明這5個茶園符合無公害茶場建設(shè)的條件。但是，長沙地區(qū)茶園土壤為尚清潔警戒的數(shù)量，相較于2005年有所增加，應(yīng)當(dāng)引起重視。

（2）5個茶園茶樹的老葉和新葉重金屬含量處于限定值范圍內(nèi)，單項污染指數(shù)和Nemerow綜合污染指數(shù)較低，茶葉重金屬含量符合1級茶葉產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，但是茶葉中Cu元素的富集系數(shù)較高，應(yīng)在茶葉施肥和噴灑農(nóng)藥等過程中注意Cu元素的控制，繼續(xù)保證茶葉的質(zhì)量。

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