顏明娟，吳一群，張 輝，陳夢(mèng)雅，蔡順香，陳子聰

（福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)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(cè)及污染評(píng)價(jià)

顏明娟，吳一群，張 輝，陳夢(mèng)雅，蔡順香，陳子聰＊

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

為評(píng)價(jià)福建茶葉質(zhì)量安全水平，對(duì)閩南、閩北、閩東16個(gè)產(chǎn)茶鄉(xiāng)鎮(zhèn)53個(gè)土壤樣品及86個(gè)茶葉樣品重金屬含量進(jìn)行抽樣分析，結(jié)果表明：調(diào)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(dá)清潔水平，主要產(chǎn)茶區(qū)域茶葉鉛、銅、鎘含量未超標(biāo)，調(diào)查區(qū)域有3個(gè)點(diǎn)茶葉鉻含量超過(guò)限量標(biāo)準(zhǔn)，茶葉鋅含量值變化幅度較小，表征茶樹(shù)對(duì)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(guó)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(jì)作物，是福建九大支柱產(chǎn)業(yè)之一，也是福建的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。但隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)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(shù)吸收環(huán)境中的重金屬等相關(guān)元素，并在茶葉中進(jìn)行累積，最終通過(guò)飲用茶湯等方式使這些有害物質(zhì)向人體遷移，危害人體健康［1－4］。早在20世紀(jì)90年代，福建就開(kāi)始了茶園土壤環(huán)境的調(diào)查工作，整體來(lái)看福建名優(yōu)茶產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量較佳［5－6］。隨著茶園周邊旅游景區(qū)的開(kāi)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(zhǎng)期監(jiān)測(cè)環(huán)境污染程度，開(kāi)展茶園土壤重金屬的安全狀況評(píng)價(jià)，對(duì)茶園的可持續(xù)利用、茶產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展、茶葉品質(zhì)和安全性的提高具有重要意義。同時(shí)為控制和避免區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量惡化、改善和提高區(qū)域環(huán)境質(zhì)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(xué)依據(jù)。

為切實(shí)提高福建茶葉質(zhì)量安全水平，本研究抽樣檢測(cè)了福建省86個(gè)茶葉樣品及相應(yīng)茶園53個(gè)土壤樣品的重金屬含量，并結(jié)合茶園土壤和茶葉的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)茶園土壤和茶葉進(jìn)行污染評(píng)價(jià)，以期為發(fā)展福建無(wú)公害茶葉和有機(jī)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(diào)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)室，每個(gè)點(diǎn)采3個(gè)平行樣，土壤樣品自然風(fēng)干后混勻研磨，過(guò)100目尼龍篩備用；同時(shí)采集相對(duì)應(yīng)點(diǎn)的一芽三葉茶鮮葉樣品，先用自來(lái)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(guò)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(cè)定 土壤中鎘、鉛、銅、鉻、鋅全量測(cè)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(jì) （火焰法）測(cè)定鉛、銅、鉻、鋅的含量，用石墨爐法測(cè)定鎘含量。

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

1．3 評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)

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

公式中，Pi為土壤中污染物i的單項(xiàng)污染指數(shù)，Ci為土壤污染物i的實(shí)測(cè)值，Si為污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

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(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，計(jì)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(xiàng)污染指數(shù)最大，pave為土壤污染物單項(xiàng)污染指數(shù)平均值；計(jì)算得出的污染指數(shù)按表1劃分污染等級(jí)。

1．3．3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 采用表2中我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618－1995）［13］中的二級(jí)限量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表1 土壤污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standards for pollution classification on soils

表2 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 茶園土壤重金屬含量及安全評(píng)價(jià)

從表3可見(jiàn)，調(diào)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(yáng)鎮(zhèn)、安溪虎丘鎮(zhèn)、永春玉斗鄉(xiāng)3個(gè)調(diào)查區(qū)域的鋅含量超出限量標(biāo)準(zhǔn)，其它重金屬含量均未超出土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)限量標(biāo)準(zhǔn)。

以土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為限量標(biāo)準(zhǔn)利用內(nèi)梅羅指數(shù)法進(jìn)行茶園土壤安全評(píng)價(jià)，從表4可見(jiàn)，尤溪新陽(yáng)鎮(zhèn)、安溪虎丘鎮(zhèn)、永春玉斗鄉(xiāng)3個(gè)調(diào)查區(qū)域的P綜大于0．7，占總調(diào)查區(qū)域的18．9%；其中安溪虎丘鎮(zhèn)、永春玉斗鄉(xiāng)兩個(gè)調(diào)查區(qū)域的P綜分別為1．125和1．044，污染等級(jí)達(dá)到了輕度污染；其它調(diào)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(shuō)明這些調(diào)查區(qū)域的土壤安全等級(jí)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(jiàn)，調(diào)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(biāo)準(zhǔn)［14］（GB2762－2012）茶葉中鉛的限量標(biāo)準(zhǔn)的為5mg·kg－1，銅的限量標(biāo)準(zhǔn)的為60mg·kg－1，調(diào)查區(qū)域茶葉的鉛、銅含量均未超出限量標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)為5mg·kg－1，鎘的限量標(biāo)準(zhǔn)為1mg·kg－1，調(diào)查區(qū)域3個(gè)點(diǎn)鉻含量超出限量標(biāo)準(zhǔn)。安溪縣調(diào)查區(qū)域茶葉銅含量明顯高于其他調(diào)查樣點(diǎn) （福州北峰除外），是否與安溪產(chǎn)茶區(qū)域優(yōu)質(zhì)茶品質(zhì)相關(guān)，與當(dāng)?shù)氐你~礦分布有關(guān)，有待于進(jìn)一步研究。建甌市和安溪縣調(diào)查區(qū)域茶葉鉻含量明顯高于其他調(diào)查樣點(diǎn)，且該調(diào)查區(qū)域土壤鉻含量無(wú)明顯相關(guān)性，這可能與該點(diǎn)茶樹(shù)品種自身對(duì)鉻的吸收能力有關(guān)。李云等［18］研究鉛、銅、鎘和鉻4種重金屬在茶葉中積累，結(jié)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(duì)茶葉的影響

對(duì)茶園土壤及土壤與茶葉的各重金屬進(jìn)行相關(guān)性分析。從表6可見(jiàn)，土壤中銅與鉻、鎘有較強(qiáng)的相關(guān)性，這與葉琛等［19］結(jié)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(guān)性；土壤鉻與鉛、鎘、鋅沒(méi)有很強(qiáng)的聯(lián)系，可能土壤中的鉻與這3個(gè)元素不是同源的，而茶葉中的鉻含量與所檢測(cè)的土壤中重金屬存在負(fù)相關(guān)，說(shuō)明茶葉中的鉻來(lái)源與土壤中的全量重金屬相關(guān)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(guān)性，茶葉中的鉛含量與土壤中鉛含量有較大的關(guān)系；土壤中鎘除了與鉛有極顯著地相關(guān)外，與其他4個(gè)元素也存在正相關(guān)，而茶葉中的鎘含量與土壤中所檢測(cè)的重金屬元素沒(méi)有明顯聯(lián)系。茶葉中鋅含量與土壤中的所測(cè)的金屬含量沒(méi)有顯著相關(guān)，茶葉鋅含量變化幅度較小 （15．44 ～31．28mg·kg－1）表征茶樹(shù)對(duì)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(guān)性Table 6 Correlation between heavy metal contents in tea and soil

3 討論與結(jié)論

3．1 福建主要產(chǎn)茶區(qū)域土壤重金屬

調(diào)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(jí)達(dá)到安全等級(jí)，未超出二級(jí)限量標(biāo)準(zhǔn)，均符合國(guó)家無(wú)公害茶園土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的濃度限值。污染個(gè)別存在但未呈現(xiàn)普遍分布趨勢(shì)。說(shuō)明福建主要產(chǎn)茶區(qū)域土壤達(dá)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(diào)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(diào)查區(qū)域茶葉的鉛、銅、鎘含量均未超出限量標(biāo)準(zhǔn)，鉻有3個(gè)點(diǎn)含量為超出限量標(biāo)準(zhǔn)，這可能與該茶園的生態(tài)環(huán)境與施肥管理有關(guān)，有研究［17］表明施肥對(duì)茶園鎘、鉻、鎳等的影響顯著。所測(cè)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(guān)性外，其他4個(gè)元素在茶葉中的含量與該土壤的背景值都沒(méi)有明顯的相關(guān)。

3．3 綜合污染評(píng)價(jià)

調(diào)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(jí)，屬于尚清潔水平。個(gè)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(shuō)明茶樹(shù)對(duì)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(guān)系。綜合污染評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，除了安溪虎丘鎮(zhèn)、永春玉斗鄉(xiāng)2個(gè)點(diǎn)外所有調(diào)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(zhì)量總體處于安全等級(jí)，屬于清潔水平，適宜有機(jī)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(zhì)高效。加強(qiáng)技術(shù)宣傳，普及茶園安全知識(shí)，規(guī)范茶農(nóng)施用肥料和農(nóng)藥。加強(qiáng)對(duì)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(shù)體系；福建省屬公益類科研院所基本科研專項(xiàng) （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(yíng)養(yǎng)方面的研究。E－mail：zicongchen123＠163．com