茶園土壤——茶樹系統(tǒng)中鉛污染的產(chǎn)生與防治

付毅

[摘 要] 茶園土壤—茶樹系統(tǒng)中鉛污染的來源有土壤自身的酸性降低導(dǎo)致的鉛活化、空氣沉降物中包含的鉛、茶園管理模式和茶葉加工過程不當(dāng)導(dǎo)致的含鉛量增加等。茶園土壤—茶樹系統(tǒng)中鉛的移轉(zhuǎn)結(jié)果導(dǎo)致茶樹中各部分鉛含量依次為側(cè)莖>老葉>主莖>側(cè)根>主根>嫩葉。鉛能夠通過飲茶等途徑進入人體，導(dǎo)致人體中鉛的沉積，最終引發(fā)鉛中毒。鉛污染的防治應(yīng)以鉛污染的來源為基礎(chǔ)，從土壤修復(fù)、茶園選址、施肥方式和茶葉加工等多個角度進行。

[關(guān)鍵詞] 茶園土壤；茶樹；鉛污染；危害；防治

[中圖分類號] X53；S571.1 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-7909（2018）14-100-4

1 茶園土壤—茶樹系統(tǒng)中鉛污染的來源

1.1 土壤自身的酸度降低

相關(guān)研究表明，茶園土壤中的pH值與土壤中的鉛含量存在負相關(guān)關(guān)系，即pH值越低的茶園土壤中有效態(tài)鉛含量越高[1]。這很有可能是由于鉛在土壤中的活化度會因為土壤酸度的降低得到穩(wěn)定和增強，促進其他形態(tài)的鉛轉(zhuǎn)化為可以交換形態(tài)的鉛，從而導(dǎo)致鉛這一元素在茶園土壤中的含量呈現(xiàn)增多趨勢。研究表明，隨著模擬酸雨pH值的下降，有效態(tài)鉛元素活動性明顯增加，而水溶性有機質(zhì)—鉛絡(luò)合體促進了鉛的溶解遷移行為。這一現(xiàn)象在那些耕作多年的茶園中更容易被觀察到，茶園種植的時間越長，因為相關(guān)因素的合力作用，會導(dǎo)致土壤的酸度慢慢降低，從而導(dǎo)致土壤中的有效態(tài)鉛數(shù)量逐漸增加。

1.2 空氣沉降物

汽車尾氣和化工企業(yè)污染性氣體也是茶園土壤中鉛含量的重要來源。石元植[2]研究表明，茶園土壤中鉛的含量隨著與公路距離的增加而逐漸減少，呈明顯的負相關(guān)關(guān)系。汽車汽油中因添加有四甲基鉛和四乙基鉛，其在燃燒過程中轉(zhuǎn)化、合成為含鉛的有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)可降解性非常強，當(dāng)這些有害物質(zhì)發(fā)生降解后就會與茶園土壤中的有機質(zhì)相結(jié)合，或者吸附在空氣里面的揚塵中，造成茶園空氣和土壤的鉛污染。汽車尾氣中的鉛沉降使得靠近行車道兩側(cè)的茶園土壤中的鉛含量明顯高于同一塊茶園其他區(qū)域土壤的鉛含量。一般空氣中沉降物影響茶葉中鉛含量的有效距離為茶園距離公路100～150 m。當(dāng)距離超過100 m時，茶葉新梢的鉛含量開始下降并在100～150 m的距離內(nèi)保持穩(wěn)定；而老葉的鉛含量則從距離公路60 m的地方就已經(jīng)顯著下降，在120 m的距離內(nèi)維持該水平。同樣的，空氣沉降物對茶園土壤中有效態(tài)鉛及全鉛含量也基本上遵守這一標(biāo)準，即在距離公路100 m左右處土壤中的鉛含量開始下降并保持穩(wěn)定。另外，現(xiàn)代化工企業(yè)的污染物排放也會導(dǎo)致含鉛的污染物通過空氣沉降在茶園中，導(dǎo)致茶園土壤的含鉛量增加。通常靠近化工廠一側(cè)的茶園土壤含鉛量明顯高于其他區(qū)域的土壤含鉛量。

1.3 茶園管理模式

在不同的管理模式下，土壤的理化性質(zhì)及重金屬鉛的形態(tài)呈現(xiàn)較大差異，從而直接或間接地對鉛元素的遷移轉(zhuǎn)化產(chǎn)生影響。茶園的不同管理模式主要體現(xiàn)在不同的施肥方式上，如有的茶園管理者用稻草覆蓋土壤以增加其肥力，而有的則使用有機化肥和無機肥等。采用的施肥方式不同會在很大程度上影響甚至決定著土壤生態(tài)系統(tǒng)，也會由此影響茶園土壤中的鉛含量及其存在形態(tài)，而形態(tài)不同則會導(dǎo)致茶樹根對鉛的吸收不盡相同。據(jù)徐華勤等[3]報道，茶園間用三葉草與稻草作為增加土壤肥力的方式覆蓋在茶園土壤上，土壤中微生物的整體活性會得到提升，這在一定程度上會使得茶園土壤中的pH值及有機質(zhì)含量得到明顯降低，進而影響茶樹從土壤中吸收鉛元素。而經(jīng)驗表明，在茶園土壤中施用銨態(tài)氮肥，會使得茶樹根際土壤的pH值降低，有助于提高土壤中鉛元素的活性，從而促進茶樹對鉛的吸收。

1.4 茶葉的加工過程

周俊[4]研究表明，茶葉的含鉛量和用來炒制茶葉的炒茶鍋質(zhì)量有很大關(guān)系。市場上的炒茶鍋按照價格不同分為上中下等幾個不同的檔次，試驗中分別用3個不同檔次的炒茶鍋對同一品種、同一數(shù)量的茶葉進行相同條件的炒制，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量最好的炒茶鍋所炒制的茶葉含鉛量并無明顯變化，而另外2種質(zhì)量的炒茶鍋炒制的茶葉的含鉛量均有所上升，而且含鉛量和炒茶鍋的質(zhì)量呈負相關(guān)關(guān)系。另外，茶葉在制作過程中受到的污染也是鉛污染的重要來源，不可忽視。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，將茶葉篩分過后，含有較多細末和揚塵的茶葉含鉛量比篩面上的茶葉含鉛量更高，由此可以推知，和茶葉混合的灰塵也是造成含鉛量增高的主要因素之一。

2 土壤—茶樹系統(tǒng)中鉛的移轉(zhuǎn)分析

眾所周知，鉛并非是植物生長和發(fā)育不可或缺的元素，大部分植物含鉛量的正常范圍為0.15～0.35 mg/kg。比如，稻谷中的鉛含量一般為0.08～0.14 mg/kg，而最極端的某些水生植物含鉛量可達106.00 mg/kg。隨著工業(yè)的發(fā)展，汽車尾氣、工業(yè)污水和廢氣等造成了我國茶園土壤的含鉛量逐年增加且形勢嚴峻，而茶園土壤的鉛污染又通過種植于其中的茶樹的根部吸收傳送至茶樹的各個器官，從而導(dǎo)致茶葉鉛含量增加。

在茶樹生長過程中，其根系會不斷從茶園土壤中吸收相應(yīng)的養(yǎng)分和水分，而在此過程中鉛離子隨著這些養(yǎng)分和水分不斷由根部向上移轉(zhuǎn)，且由于茶樹根對離子吸收的偏好性和吸收速度的不同，導(dǎo)致鉛離子的聚集或者不足。當(dāng)茶樹根吸收鉛離子的速度大于鉛離子隨水流失的速度時，鉛離子在茶樹中的含量會上升，反之則會下降。當(dāng)鉛離子被茶樹的根或葉面吸收之后，會在茶樹的各個器官內(nèi)部發(fā)生遷移，在此過程中，茶樹自身的防護系統(tǒng)為了盡可能躲避鉛離子對自身的傷害，會自動啟動自身帶有的提高保護性酶的整體活性、增加吸收束縛態(tài)鉛的相對含量等自我保護措施，從而使得在茶樹體內(nèi)的鉛主要以草酸鉛和磷酸氫鉛等磷酸鹽的形態(tài)存在，而水溶態(tài)的鉛含量較少[5]。鉛離子通過莖傳輸至茶葉中以后，其移動性即變得緩慢，葉片中大部分鉛主要在細胞壁中積累，少量的鉛沉積在液泡中，這與大部分植物是幾乎相同的。

據(jù)宗良綱等報道[6]，當(dāng)茶園土壤受到重金屬鉛元素的污染后，就會在一定時間內(nèi)移轉(zhuǎn)至種植在該土壤中的茶樹上。具體表現(xiàn)為茶樹的側(cè)根和主根的鉛含量急劇攀升；側(cè)莖中的鉛含量也會出現(xiàn)較大幅度的升高；茶樹其余部分的鉛含量雖然并未像側(cè)根和主根等明顯提高，但仍有一定程度的提高。這在一定程度上反映了茶樹的根部對于土壤中的重金屬鉛的吸收最為敏感，并且隨著時間的推移，鉛元素會通過茶樹的側(cè)根、主根和莖傳遞至茶樹的其他器官，最終逐漸向茶樹的莖葉等最敏感和脆弱的部分聚集，到最后側(cè)莖成為茶樹中含鉛量最高的部分，其鉛含量要比茶樹的其他部位高出3倍以上。此外，在污染發(fā)生最開始的一段時間內(nèi)，因為成年茶樹的整個元素吸收傳遞系統(tǒng)較為發(fā)達和成熟，所以成年茶樹的莖葉部分對鉛元素的聚集速度明顯高于幼年茶樹。但是隨著時間的推移，幼年期茶樹吸收土壤中鉛元素的總體能力逐漸超過成年茶樹，幼年茶樹的嫩葉部分的鉛含量也比成年茶樹更高。這可能與茶樹在幼年期的新陳代謝較為旺盛有關(guān)。

茶樹的根部和土壤鉛含量的關(guān)系是最為緊密的，茶葉次之，莖更少。茶樹的根是茶樹用來吸收茶園土壤中的鉛的首要部分，然而茶樹根自身的鉛含量并非是最高的。當(dāng)鉛被茶樹根吸收以后，基本都會自下而上進行輸送，導(dǎo)致大部分鉛最終積累于茶樹的莖和葉中，也就使得茶樹地上部分的鉛含量明顯高于地下部分。其中，茶樹的莖在向茶葉移轉(zhuǎn)鉛的同時自身也會積累大量的鉛，但是茶樹莖中鉛的含量與土壤中鉛的含量并沒有太顯著的關(guān)系，推測這可能是因為受到茶葉對鉛固有強大吸收屬性的影響。而茶葉的鉛含量受到土壤鉛含量的影響較為顯著，表明土壤鉛是茶葉鉛含量的重要來源。

李小兵[7]研究表明，茶樹各部位鉛含量從高到低的排列順序依次為側(cè)莖>老葉>主莖>側(cè)根>主根>嫩葉，茶葉的新梢中鉛含量與茶園土壤的鉛含量之間的正相關(guān)關(guān)系十分明顯。當(dāng)土壤中的鉛含量并不是特別高時，也能檢測到茶葉嫩梢中的鉛含量居高不下。據(jù)筆者推測，這可能是土壤中的有效態(tài)鉛含量高導(dǎo)致的，或者是鉛經(jīng)過樹根吸收后在茶樹體內(nèi)運轉(zhuǎn)、遷移的結(jié)果。

3 茶園土壤—茶樹中鉛污染的危害及防治

3.1 茶園土壤—茶樹中鉛污染的危害

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)化發(fā)展越來越興盛，在給人們的生活帶來翻天覆地變化的同時也有著不可避免的局限性。其中，工業(yè)廢氣、廢水等的排放無疑是最具有傷害性的，而鉛污染則是工業(yè)污染的重要組成部分，已經(jīng)深刻影響當(dāng)前人們生活的方方面面，成為不可忽視的健康殺手。

鉛在自然界中廣泛分布于大氣、水、土壤等與人們生活、工作息息相關(guān)的環(huán)境中。鉛污染屬于一種典型的重金屬污染。相關(guān)研究顯示，當(dāng)重金屬污染物通過各種方式侵入土壤后會產(chǎn)生較為顯著的生物效應(yīng)。土壤中鉛含量達到一定程度后會使植物的發(fā)育受到阻礙、花期以及抽穗期和成熟期推遲、果實畸形等，而且還嚴重影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。土壤中的鉛通過土壤—植物系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至植物體而影響植物的正常生長，富集于植物體內(nèi)的鉛通過食物鏈如土壤—農(nóng)作物—人或者土壤—植物—動物—人等形式進入人體，然后會在較快時間內(nèi)發(fā)生沉積且難以被發(fā)現(xiàn)，這也是人體內(nèi)鉛元素的重要來源。另外，鉛不能自動從人體中排除，所以容易給人體造成難以逆轉(zhuǎn)的損害。鉛進入人體后會對人體的各個系統(tǒng)散發(fā)毒害，包括神經(jīng)系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)等。美國疾病控制中心的有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，人體血液中的鉛含量超過15 μg/100 mL時就會導(dǎo)致中毒。即使人每天只攝入低量的鉛，日積月累也會引發(fā)慢性鉛中毒甚至癌癥。急性鉛中毒在醫(yī)學(xué)上主要伴隨胃疼、頭痛、神經(jīng)性煩躁等癥狀，更有甚者可能會導(dǎo)致患者不省人事或者死亡。而每天攝入的少量鉛在累積的過程中會逐漸影響大腦及其神經(jīng)系統(tǒng)。與成年人相比，兒童單位體積吸收的空氣和食物更多，所以對鉛產(chǎn)特別敏感。據(jù)統(tǒng)計，兒童對鉛的吸收量是成年人5倍多。有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，城市兒童血液中的鉛含量即使是處于正常標(biāo)準，也會對兒童的智力發(fā)育和身體生長產(chǎn)生不良影響。而兒童血液中的鉛超標(biāo)后，會出現(xiàn)精神行為缺陷和電生理改變，而且血色素的合成也會受到一定的限制。而目前我國大中城市的農(nóng)作物鉛含量超標(biāo)已成為常態(tài)，這些農(nóng)作物幾乎均是由土壤栽培或種植的，所以土壤鉛污染問題應(yīng)引起人們的重視，并積極采取有效的措施以遏制其不利影響[8]。

飲茶在我國有著悠久的歷史，直到今天依然擁有大批愛好者。最近幾年我國茶葉產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、消費情況不斷創(chuàng)造新高。茶葉的安全衛(wèi)生關(guān)系到千家萬戶、國計民生。鉛是茶葉受到的重金屬污染物中的“罪魁禍首”，雖然迄今為止尚未有因為飲茶導(dǎo)致鉛中毒的事例見諸報端，但是在食品安全檢測中鉛是被作為一項茶葉安全的重要檢測指標(biāo)。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署、世界糧農(nóng)組織、世界衛(wèi)生組織共同制訂了全球食品污染物監(jiān)測規(guī)劃，這一規(guī)劃也把鉛作為食品安全的必檢項目之一。在制茶工業(yè)高度發(fā)展的今天，傳統(tǒng)茶葉的適用方法不斷推陳出新，市面上出現(xiàn)了茶粉、茶飲、茶品及茶葉蛋等新式吃法，這些吃法雖然更新了茶葉的食用方式，更大限度地吸收了茶葉中的有效成分，但同時也不可避免地促使茶葉中的鉛元素等有害物質(zhì)更順暢地進入人體。1999年我國實施的茶葉衛(wèi)生標(biāo)準（GB 9679—1999）中規(guī)定，茶葉的鉛限量標(biāo)準為2.00 mg/kg。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所于1999年對全國各類茶葉中的鉛含量進行了抽樣檢測發(fā)現(xiàn)有12.55%的茶葉樣品的鉛含量超標(biāo)，2000年農(nóng)業(yè)部茶葉質(zhì)量檢驗發(fā)現(xiàn)有29.4%的茶葉樣品鉛含量超標(biāo)，2001年該中心對茶葉鉛含量檢測發(fā)現(xiàn)超標(biāo)率達到24.7%。2005年，我國國標(biāo)規(guī)定發(fā)生改變，規(guī)定茶葉的鉛限量標(biāo)準為5.00 mg/kg，但仍可以發(fā)現(xiàn)我國茶葉中鉛含量的增加是一個客觀的趨勢。

3.2 茶園土壤—茶樹中鉛污染的防治措施

關(guān)于茶園土壤—茶樹系統(tǒng)中的鉛污染治理，很多研究列舉了一些可行的辦法。但是，要想鉛污染治理取得良好的效果，必須了解茶園土壤—茶樹中鉛污染的來源，才能“對癥下藥”，從源頭上對該系統(tǒng)中的鉛污染進行防治，以便最大程度地保障茶葉的質(zhì)量安全。

3.2.1 修復(fù)茶園土壤。茶樹乃至茶葉中的鉛主要來自于茶樹根對茶園土壤中鉛的吸收，所以要想降低茶樹中的鉛含量，有針對性地對茶園土壤進行修復(fù)顯得十分必要。目前，國際上對此問題主要從物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)等角度進行治理，具體體現(xiàn)在以下幾個方面[9]。

一是通過物理或者化學(xué)等學(xué)科的原理來進行治理，如客土、換土和翻土?？屯林傅氖菍⒉缓亟饘傥廴镜耐寥栏采w在受到污染的土壤上；換土則是指用一定的方法將受污染的土壤移除，換上未受到污染的土壤；翻土則是將受污染土壤的上層和下層進行翻轉(zhuǎn)調(diào)換。另外，還可以用電解、電泳等物理化學(xué)方法將受污染土壤中的重金屬元素移走，從而減輕重金屬污染。以上方法的優(yōu)點在于效果顯著、維持時間長等，但是具有耗費的成本過高、實施難度較大和對土壤進行翻動容易降低其肥力等缺陷。

二是生物治理，即是通過利用某些生物具有的特殊習(xí)性來控制土壤中的鉛等重金屬污染，具體包括動物治理方法和植物治理方法。動物治理方法是用生活在土壤中的某些低等動物來吸收土壤中的鉛，如可以在茶園土壤中集中投放大量的蚯蚓使其進入土壤吸收鉛，待到蚯蚓吸收鉛達到預(yù)期效果后用電解方法將其驅(qū)除土壤；另外，可以利用土壤中的微生物如革蘭氏陽性菌等對土壤中的鉛進行吸收。植物治理方法指的是利用某些植物吸收土壤中鉛等重金屬的超強能力，有意地進行栽種，在其充分吸收后可以拔出。目前統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)該類植物已有400多種，如印度芥菜等。這類方法的實施簡便，但效果并不顯著。

三是化學(xué)方法，即向受重金屬污染的土壤中投放化學(xué)改良劑等，以期通過增加土壤的有機質(zhì)、改變重金屬分解的理化性質(zhì)等達到降低重金屬含量的目的。雖然這類方法操作簡便，但是容易導(dǎo)致土地再次活化。

3.2.2 合理施肥。大量、無節(jié)制地使用化肥會使得土地酸化加劇，而土地酸化則會使得土壤中的鉛等重金屬活性增強。鑒于此，對茶園進行施肥時，推薦用硝態(tài)氮肥代替氨態(tài)氮肥。另外，有機肥料含有大量的有機質(zhì)，有機質(zhì)進入茶園土壤后會提高其有機性，從而提高鉛的生物有效性，進而使得茶樹對鉛的吸收得到強化，所以茶園管理者應(yīng)減少有機肥的用量。

3.2.3 控制空氣沉降物。大氣中的鉛沉降主要來源于公路上行駛的汽車排放的尾氣和化工企業(yè)排放的廢水廢氣。另外，用工業(yè)污水灌溉茶園也大大增加了土壤中的鉛含量。所以針對這一問題，應(yīng)從以下幾個方面著手防治。一是茶園選址前應(yīng)做好調(diào)研工作，盡量避免將茶園建在污染嚴重的化工企業(yè)和車流量過大的公路旁邊。但是茶葉的采摘運輸離不開基礎(chǔ)交通設(shè)施的支持，所以有學(xué)者建議可以在公路與茶園之間一定的距離內(nèi)（可以考慮為60 m）種植灌木隔離帶，以最大限度地減少汽車尾氣對茶園造成的污染。二是對于不得已建立在化工企業(yè)旁邊的茶園或在化工企業(yè)修建之前已經(jīng)存在的茶園，可以考慮在茶園中使用遮陽網(wǎng)進行防護，遮陽網(wǎng)的使用不但可以防治大氣中的鉛和粉塵等污染物的沉降，還可以提高茶葉的產(chǎn)量、保障茶葉的品質(zhì)。

3.2.4 改善茶葉采摘和加工程序。在茶葉采摘和加工的過程中由于操作不當(dāng)，會導(dǎo)致茶葉中的鉛含量增加，從而影響其質(zhì)量。針對這一問題，應(yīng)從以下幾個方面進行防治。一是有學(xué)者指出在茶葉采摘后、進行加工前對其清洗。相關(guān)研究表明，對茶葉的清洗能夠有效降低茶葉中的鉛含量，特別是針對從靠近化工企業(yè)和公路的茶園采摘的茶葉，清洗的效果尤為明顯，成熟茶葉的鉛含量可降低23%。但是，也有學(xué)者指出清洗可能會影響茶葉的品質(zhì)，可以考慮在降雨過后或者對茶園進行人工降雨后再對茶葉進行采摘、加工[10]。二是提高茶葉采摘和精制質(zhì)量。一般對于成熟茶葉而言，茶葉和枝干的鉛含量會明顯高于新梢，因此應(yīng)制定和執(zhí)行嚴格的采摘標(biāo)準，盡量采摘茶葉新梢而避免采摘成熟葉片和蒂頭；同時，在茶葉的炒制過程中應(yīng)盡量簸出黃片，篩凈茶葉細末等[9]。三是在茶葉精制過程中要注意衛(wèi)生，調(diào)整精制工具的金屬組成。含有鉛元素的茶葉制作工具，無疑會在制作過程特別是揉捻茶葉中增加茶葉的鉛含量；另外，空氣中的揚塵和灰塵的鉛含量是茶葉鉛含量的幾十倍乃至上百倍，所以在制作過程中要注意衛(wèi)生，防治灰塵或揚塵和茶葉發(fā)生混合，增加茶葉的鉛含量。四是生產(chǎn)商在茶葉的包裝過程中也應(yīng)重視鉛污染的防治，特別是對于包裝材料的選擇應(yīng)符合國家標(biāo)準，因為成品茶葉的包裝材料能夠與茶葉發(fā)生直接接觸，容易導(dǎo)致成品茶葉中鉛含量的不必要增長。

4 結(jié)語

茶葉是我國重要的農(nóng)產(chǎn)品之一，內(nèi)需和外銷的數(shù)量都非常大，茶葉的安全不但影響我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的長足發(fā)展，更是關(guān)系到人們的身體健康。而鉛污染是我國茶葉重金屬污染的典型污染物之一，所以對茶園土壤—茶樹系統(tǒng)的鉛污染防治顯得十分必要。本文以鉛污染的來源為基礎(chǔ)，從土壤修復(fù)、茶園選址、施肥方式和茶葉加工等多個角度對這一問題提出了相關(guān)建議，希望對鉛污染的防治有所裨益。

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