云南南華茶產(chǎn)區(qū)中銅、鐵、錳和鋅的含量分布特征

方云山，田冬梅，高 娟，王 娜

(昆明學院 化學化工學院，云南 昆明 650214)

茶葉中含有茶多酚、茶多糖、茶氨酸、維生素和礦物質(zhì)等多種成分[1]，具有提神醒腦、助消化、抗氧化、抗疲勞、抗癌、降脂減肥、提高免疫力等生理活性[2-5]．目前，除了對茶葉的生物活性成分和保健功能開展研究外，對茶園土壤的養(yǎng)分[6-7]、細菌群落[8-9]、重金屬[10-11]，以及茶葉中重金屬元素[12-13]、香氣成分[14]、農(nóng)殘分析檢測[15]、重金屬元素在茶園系統(tǒng)中的遷移[16]、茶葉中金屬元素的浸出率[17-18]等方面的研究也頗受關注．

雖然云南是茶葉種植大省，但目前對云南茶產(chǎn)區(qū)的相關研究主要集中于滇西，鮮見關于滇中(如楚雄等)茶產(chǎn)區(qū)的相關研究報道．而Cu、Fe、Mn和Zn是植物生長所必需的營養(yǎng)元素[19]，因此，本文采用ICP-MS法對云南省楚雄彝族自治州南華縣茶產(chǎn)區(qū)“土壤-茶葉-茶湯”系統(tǒng)中Cu、Fe、Mn和Zn的含量進行測定，并對各元素在土壤和茶葉之間與茶葉和茶湯之間的相關性進行分析，以期為該茶產(chǎn)區(qū)茶葉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 樣品的采集與制備

土壤、茶葉樣品采自云南省楚雄彝族自治州南華縣．在該縣每個自然村選取1個茶園，每個茶園采集1份茶葉樣品，在相應茶樹下采集1份土壤樣品(地面20 cm下取樣)．土壤樣品去除植物殘體、石子及硬物，自然風干并研磨過 120 目篩，編號備用．茶葉樣品75 ℃烘干并研磨過60目篩．各村采樣信息及編號分別如下：1)雨露鄉(xiāng)．小長沖茶廠(YL-1)、鉛產(chǎn)上村(YL-2)、羅依昨村(YL-3)、龍洞村(YL-4)、果樂村(YL-5)；2)徐營鄉(xiāng)． 大屯村(XY-1)；3)五頂山鄉(xiāng)．趙家村(WDS-1)、力苴村(WDS-2)；4)兔街鎮(zhèn)．秀田村(TJ-1)、小村茶廠(TJ-2)、望天坡村(TJ-3)、桃樹村(TJ-4)、三家村(TJ-5)、梅子箐(TJ-6)、大荒田村(TJ-7)、半坡村(TJ-8)、半坡茶廠(TJ-9)、八岔路村(TJ-10)；5)馬街鎮(zhèn)．銹水塘村(MJ-1)、沙坦郎村(MJ-2)、錢家埡口(MJ-3)、馬街村(MJ-4)、多依箐村(MJ-5)、大溝下村(MJ-6)、大山中村(MJ-7)；6)羅武莊鄉(xiāng)．三家村(LWZ-1)、阿腦村(LWZ-2)；7)紅土坡鄉(xiāng)．龍?zhí)渡酱?HTP-1)．

1.2 土壤樣品前處理

準確稱取 0.500 g 土壤樣品至聚四氟乙烯干鍋中，加入 5 mL 氫氟酸加熱微沸 0.5 h 后浸泡過夜，隨后加熱趕氫氟酸至微黏稠，再加入 15 mL 硝酸繼續(xù)加熱趕盡氫氟酸，之后加入 2 mL 濃鹽酸并繼續(xù)加熱消解至溶液透亮，再加熱蒸至3～4 mL，冷卻后用3%的硝酸定容至 50 mL，搖勻待測．

1.3 茶葉樣品前處理

準確稱取茶葉樣品 0.500 g 至燒杯中，加 20 mL 濃硝酸浸泡過夜，加入 3 mL 濃鹽酸低溫消解 2 h．期間，逐滴加入過氧化氫低溫消解至溶液透明并蒸至3～4 mL，冷卻后用3%稀硝酸定容至 50 mL，搖勻待測．

1.4 茶湯樣品前處理

準確稱取 2.000 g 茶葉于燒杯中，加 50 mL 開水浸泡3次，每次 5 min，合并浸泡液，置于電熱板上加熱濃縮(15 mL 左右)后，加入 10 mL 濃硝酸低溫消解 1 h，期間，逐滴加入過氧化氫至溶液透明，繼續(xù)加熱蒸至3～4 mL，冷卻后用3%的稀硝酸定容至 50 mL，搖勻待測．本研究每一樣品均平行3份，同時做樣品空白．所用試劑均為優(yōu)級純，水為超純水．

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤中Cu、Fe、Mn和Zn 的含量分布

采用ICP-MS法對土壤中Cu、Fe、Mn和Zn 的含量進行測定，結(jié)果匯總于表1之中．

表1 土壤中Cu、Fe、Mn和Zn的含量

分析結(jié)果顯示，土壤中Cu、Fe、Mn和Zn的含量分別在6.28～52.72 mg/kg、12 834～34 098 mg/kg、41.1～3 057.0 mg/kg 和18.39～706.90 mg/kg 之間．其中，馬街鎮(zhèn)的沙坦郎村(MJ-2)和多依箐村(MJ-5)茶園土壤中Cu的含量高于云南土壤背景值(w(Cu)=46.3 mg/kg)[20]，有許多茶園土壤中Mn和Zn的含量高于云南土壤背景值(w(Mn)=626 mg/kg、w(Zn)=89.7 mg/kg)，特別是羅武莊鄉(xiāng)阿腦村(LWZ-2)茶園土壤中Mn的含量已超過云南土壤背景值的3.9倍，雨露鄉(xiāng)龍洞村(YL-4)茶園土壤中Zn的含量已達云南土壤背景值的7.9倍，其原因主要與茶園周邊分布著大量的Mn和Zn礦區(qū)有關．Fe元素含量均低于云南省土壤背景值．此外，4種元素的變異系數(shù)分別為CV(Cu)=67.81%、CV(Fe)=25.72%、CV(Mn)=104.90%和CV(Zn)=99.48%，Cu、Mn和Zn這3種元素的變異系數(shù)過大，可能與采樣分布區(qū)域廣有關．

2.2 茶葉中Cu、Fe、Mn和 Zn 元素的含量分布

采用ICP-MS法對茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn 的含量進行測定，結(jié)果匯總于表2之中．

表2 茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn的含量

分析結(jié)果顯示，茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn的含量分別在3.67～14.14 mg/kg、12.16～282.40 mg/kg、151.2～2 472.0 mg/kg 和4.96～285.50 mg/kg 之間．其中：Mn的含量相對較高，Cu的含量相對較低，不同樣品中同一元素含量差異明顯；4種元素的變異系數(shù)分別為CV(Cu)=33.70%、CV(Fe)=82.46%、CV(Mn)=60.07%和CV(Zn)=142.60%，F(xiàn)e、Mn和Zn這3種元素的變異系數(shù)過大，可能與采樣的分布區(qū)域廣以及其在土壤中的存在形態(tài)不同有關．此外，絕大部分茶葉中的Mn含量比土壤中的含量高，表明茶葉對Mn元素有一定的富集作用．

2.3 茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn 元素的溶出率

采用ICP-MS法對茶湯中Cu、Fe、Mn和Zn 的含量進行測定，并計算4種元素的溶出率，結(jié)果匯總于表3之中．

表3 茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn的溶出率

從表3可以看出，茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn的溶出率分別為：4.86%～52.32%、5.86%～38.34%、1.50%～18.92%和0.72%～39.27%．此外，茶葉中4種金屬元素溶出率變異系數(shù)較大(CV(Cu)=57.41%、CV(Fe)=39.99%、CV(Mn)=67.95%和CV(Zn)=68.39%)，表明不同茶園茶葉中4種元素水溶性形式存在的含量差異較大．

2.4 土壤-茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn含量的相關性

采用SPSS25數(shù)據(jù)分析軟件對土壤-茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn元素含量的相關性進行分析，結(jié)果如表4所示．

表4 土壤-茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn含量的相關性

分析結(jié)果顯示，土壤-茶葉中4種元素含量相關性Sig.(雙尾)值在0.306至0.812之間(P>0.05)，表明茶園土壤-茶葉中4種元素含量之間差異無統(tǒng)計學意義．

2.5 茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn的含量與溶出率的相關性

采用SPSS 25數(shù)據(jù)分析軟件對茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn的含量與溶出率的相關性進行了分析，分析結(jié)果如表5所示．

相關性分析顯示，茶葉中Cu含量與Cu的溶出率呈極顯著負相關，與Zn的溶出率呈極顯著正相關；茶葉中Fe含量與Fe的溶出率呈極顯著負相關；茶葉中Zn含量與Mn的溶出率呈顯著正相關，與Zn的溶出率呈極顯著負相關．

表5 茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn的含量與溶出率的相關性

3 結(jié)論

1)土壤中Cu、Fe、Mn和Zn的含量分別在6.28～52.72 mg/kg、12 834～34 098 mg/kg、41.1～3 057.0 mg/kg 和18.39～706.90 mg/kg 之間．Cu、Mn和 Zn這3種元素的變異系數(shù)過大(CV(Cu)=67.81%、CV(Mn)=104.90%和CV(Zn)=99.48%)，可能與采樣的分布區(qū)域廣有關．

2)茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn的含量分別在3.67～14.14 mg/kg、12.16～282.40 mg/kg、151.2～2 472.0 mg/kg 和4.96～285.50 mg/kg 之間．Fe、Mn和 Zn這3種元素的變異系數(shù)過大(CV(Fe)=82.46%、CV(Mn)=60.07%和CV(Zn)=142.60%)，可能與采樣的分布區(qū)域廣以及其在土壤中的存在形態(tài)不同有關．此外，絕大部分茶葉中的Mn含量比土壤中的含量高，表明茶葉對Mn元素有一定的富集作用．

3)茶葉中Cu、Fe、Mn和Zn的溶出率分別為：4.86%～52.32%、5.86%～38.34%、1.50%～18.92%和0.72%～39.27%．此外，茶葉中這4種金屬元素溶出率變異系數(shù)較大(CV(Cu)=57.41%、CV(Fe)=39.99%、CV(Mn)=67.95%和CV(Zn)=68.39%)，表明不同茶園茶葉中這4種元素水溶性形式存在的含量差異較大．

4)茶葉中Cu含量與Cu的溶出率呈極顯著負相關，與Zn的溶出率呈極顯著正相關；茶葉中Fe含量與Fe的溶出率呈極顯著負相關；茶葉中Zn含量與Mn的溶出率呈顯著正相關，與Zn的溶出率呈極顯著負相關