摘 "要：茶園土壤重金屬污染是近年來備受關(guān)注的環(huán)境問題之一。隨著茶葉產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，土壤中的重金屬污染成為制約茶葉質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品安全的重要因素。茶植物作為一種喜酸性植物，對土壤中重金屬的吸收具有一定的選擇性，而這種選擇性會影響茶葉中重金屬的含量。對茶園土壤中重金屬的遷移、轉(zhuǎn)化行為進(jìn)行研究，有助于制定科學(xué)合理的土壤管理措施，減輕重金屬對生態(tài)環(huán)境和人體健康的潛在影響。茶園土壤中重金屬的遷移轉(zhuǎn)化受多種因素影響，包括土壤因素、植物因素、環(huán)境因素和農(nóng)業(yè)管理等。仍然存在一些亟待解決的問題。未來的研究可以深入探討研究土壤-茶樹系統(tǒng)中的微觀機(jī)制、系統(tǒng)性闡明降雨和灌溉等因素導(dǎo)致的水體傳播機(jī)制、辨明茶葉品質(zhì)與茶園土壤中重金屬含量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為茶葉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供更為科學(xué)的支持。

關(guān)鍵詞：茶園；土壤；重金屬；遷移；污染

中圖分類號：X53 " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " " "文章編號：2096-9902（2024）08-0040-04

Abstract： The pollution of heavy metals in tea garden soil is one of the environmental problems that have attracted much attention in recent years. With the rapid development of tea industry， the pollution of heavy metals in soil has become an important factor restricting the quality of tea and the safety of agricultural products. As a kind of acid-loving plant， tea plant has a certain selectivity for the absorption of heavy metals in soil， and this selectivity will affect the content of heavy metals in tea. The study on the migration and transformation behavior of heavy metals in tea garden soil is helpful to formulate scientific and reasonable soil management measures and reduce the potential effects of heavy metals on ecological environment and human health. The migration and transformation of heavy metals in tea garden soil is affected by many factors， including soil factors， plant factors， environmental factors， agricultural management and other factors. However， there are still some problems to be solved urgently. Future research can deeply study the micro-mechanism in the soil-tea system， systematically clarify the water transmission mechanism caused by rainfall and irrigation， and identify the relationship between tea quality and the content of heavy metals in tea garden soil， so as to provide more scientific support for the sustainable development of tea industry.

Keywords： tea garden; soil; heavy metal; migration; contaminate

茶葉是一種廣泛消費的健康飲品，而茶葉的質(zhì)量直接受其生長環(huán)境的影響。然而，隨著工業(yè)化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，茶園土壤中的重金屬污染逐漸引起了廣泛關(guān)注[1]。重金屬作為環(huán)境中的有毒物質(zhì)，其在茶園土壤中的積累可能對茶葉的質(zhì)量和食品安全產(chǎn)生潛在威脅。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)的發(fā)展，會不斷產(chǎn)生重金屬污染物，這些污染物在土壤之中不容易被微生物分解，具有持久性和毒害性，并且不斷在土壤中持續(xù)累積，被植物吸收并富集在生物體內(nèi)，進(jìn)而危害人體健康和生態(tài)安全[2]。有研究發(fā)現(xiàn)重金屬污染可以引起動物或人類肝損傷、神經(jīng)毒性、癌癥和心臟疾病等一系列疾病，動植物死亡，致使當(dāng)?shù)厣锒鄻有詼p少，引發(fā)地區(qū)糧食危機(jī)[3]。

而茶園作為土地利用方式的一種，由于茶樹生長所需要的特殊條件，因此其廣泛分布于亞洲和非洲的熱帶和亞熱帶地區(qū)。中國、印度、日本和伊朗等地區(qū)人口密集，工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，土壤相關(guān)重金屬的污染問題不容忽視。茶園土壤重金屬污染的研究已經(jīng)成為土壤科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)等多個領(lǐng)域的交叉研究課題。本文旨在系統(tǒng)綜述茶園土壤重金屬污染的特征及其在土壤-茶樹系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化行為，以期為更好地理解重金屬污染機(jī)制、制定科學(xué)的管理策略提供參考。

1 "茶園土壤污染現(xiàn)狀

不同區(qū)域的茶園土壤中存在一定程度的潛在安全風(fēng)險（表1）。紅茶茶園土壤中的Cu、Zn、Pb、Cd含量總體較高，這主要是由于在紅茶的種植過程中施加了化肥和農(nóng)家肥，導(dǎo)致大量金屬元素進(jìn)入土壤，使土壤重金屬含量偏高。綠茶土壤中Cr的含量為1.42～77.90 mg/kg，As的含量為0.33～68.00 mg/kg，不同地區(qū)的含量分布差異明顯。在貴州黔南地區(qū)，Cr和As的含量較高，分別為77.90 mg/kg和22.80 mg/kg，這與該地區(qū)裸露的碳酸鹽有關(guān)，同時該地的成土母質(zhì)為石灰?guī)r，風(fēng)化形成的土壤重金屬含量通常高于其他土壤。而在海南的五指山地區(qū)，Cr、As的含量較低，這歸因于該地區(qū)工農(nóng)業(yè)相對落后以及良好的生態(tài)環(huán)境保護(hù)，使得該地區(qū)土壤受到的重金屬污染較小?？傮w而言，綠茶茶園土壤重金屬含量高于紅茶茶園。分布于熱帶地區(qū)的茶園土壤重金屬含量整體明顯低于亞熱帶地區(qū)。由于熱帶地區(qū)的茶園主要集中在一些發(fā)展中國家，相對滯后的工農(nóng)業(yè)使得該地區(qū)污染較小，重金屬含量低。然而，在印度地區(qū)，茶園土壤中的As含量為33.97 mg/kg，較其他熱帶茶園地區(qū)更高，主要是由于該地區(qū)灌溉水源中含有大量的As。

與國外地區(qū)相比，我國的西南、華南、江南和江北茶區(qū)的土壤中重金屬含量偏高。其中，皖南地區(qū)的Zn、Cu、Pb、Ni存在明顯的地區(qū)超標(biāo)，Cu含量超過背景值305.92%。西南、華南茶區(qū)的土壤重金屬狀況總體良好，但部分茶區(qū)中的Cd、Hg和As含量超標(biāo)。

2 "影響茶園土壤重金屬污染的因素

茶園土壤重金屬的空間分布受到諸多元素的影響，如成土母質(zhì)、土壤類型、pH、有機(jī)質(zhì)和人為因素等。

2.1 "成土母質(zhì)

作為土壤來源的成土母質(zhì)對于重金屬的釋放起著重要的作用。研究表明，在有沉積背景或母基巖等沉積巖中觀察到高含量的重金屬。同時對森林土壤中的Ca2+和Mg2+的來源進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)這3種物質(zhì)主要來源于其母質(zhì)的風(fēng)化。并且通過對于人工和野生茶園土壤進(jìn)行對比研究發(fā)現(xiàn)，造成重金屬含量差異的主要原因是兩者的土壤成土母質(zhì)不同。

2.2 "土壤類型

對于土壤自身而言，不同的土壤類型其所含有的重金屬類別和含量差異顯著。對于皖南地區(qū)，該地區(qū)為典型的山地紅壤，因此，該地區(qū)土壤中含有大量的Al和Fe元素。而對于四川茶區(qū)的土壤，發(fā)現(xiàn)As和Pb的含量以黃壤最高，Cd和Hg的含量以黃棕壤最高，并且發(fā)現(xiàn)Ni、As主要集中分布在紫色土壤中。同時在紫色土中發(fā)現(xiàn)其所含的重金屬相比較于其他的土壤類型具有極大的空間變異性。

2.3 "土壤的pH

土壤的pH是影響重金屬空間分布的重要因素。為此，相關(guān)學(xué)者對中國高原山區(qū)茶園土壤中的pH與Cd含量之間的空間分布關(guān)系展開研究，發(fā)現(xiàn)在酸性土壤中隨著pH的升高，土壤中Cd的流動性降低，從而造成其原位沉淀，Cd含量偏低。而伴隨著pH的降低，Cd的移動性明顯得到加強，含量有所上升，并且通過相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)pH是影響土壤中Cd含量的主要因素。并且茶葉中Mn的含量與土壤pH呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在酸性土壤中Cd、Cu、Zn隨著土壤pH增加而增加。而在堿性的土壤中其重金屬含量低，并且主要以碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)形式存在。此外，土壤pH的變化還會改變土壤的結(jié)構(gòu)、肥力。同時引起電荷特性、吸附、解吸、溶解和沉淀電位等多種因素的變化，對土壤中重金屬的分布和含量變化產(chǎn)生巨大的影響。

2.4 "有機(jī)質(zhì)

除了pH，土壤有機(jī)質(zhì)對于重金屬的分布也有所影響。一般而言，茶園分布于高山與丘陵地區(qū)。土壤受到雨水侵蝕造成有機(jī)質(zhì)普遍偏低，同時缺乏P、K等相關(guān)微量元素。有機(jī)質(zhì)作為一種具有豐富官能團(tuán)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的溶解性有機(jī)混合物，其含量的差異變化對于土壤中的重金屬形態(tài)變化會產(chǎn)生巨大的影響。有研究表明，有機(jī)質(zhì)會改變土壤表面的負(fù)電荷量，同時其含有的大量官能團(tuán)可以為重金屬提供吸附位點，有利于其在土壤中的固化。除了有機(jī)質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)會對重金屬產(chǎn)生影響，有機(jī)質(zhì)還會與相關(guān)的金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而改變金屬的形態(tài)。

2.5 "人為因素

除了土壤本身的性質(zhì)，人為因素的干擾也會對茶園土壤中的重金屬產(chǎn)生影響。有研究表明皖南山區(qū)茶園土壤中As含量與當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸迪啾?，差異顯著。這與該地區(qū)為防治樹木蟲病而噴灑農(nóng)藥有著巨大的關(guān)系。同時為了研究不同性質(zhì)肥料的輸入對于茶園土壤重金屬所產(chǎn)生的影響，相關(guān)學(xué)者設(shè)計了4組不同類別的施肥處理實驗，通過觀察，發(fā)現(xiàn)長期施用農(nóng)家肥會導(dǎo)致土壤中的Cu、Zn和Cd的含量升高，并且土壤中的Cu向有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)和交換態(tài)轉(zhuǎn)化。

2.6 "生態(tài)條件

除此之外，茶園的海拔、坡度及種植年限對于土壤中重金屬的含量和分布也會產(chǎn)生不同程度的影響。同時研究發(fā)現(xiàn)，隨著茶園種植年限的延長，茶園土壤中的Fe、Mn、Zn和Cu等相關(guān)重金屬的含量會得到顯著的增加。并且在海拔較高以及坡度較大地區(qū)，其土壤中重金屬的含量明顯低于其他地區(qū)。

3 "茶園土壤重金屬主要來源

除了含量和分布，茶園土壤重金屬的來源也備受關(guān)注。一般認(rèn)為，茶園重金屬的來源，可分為自然來源和人為來源。

成土母質(zhì)，火山的噴發(fā)以及大氣的干濕沉降屬于典型的自然來源。在對浙西北、浙中、浙東和浙南4個具有代表性的產(chǎn)茶縣市其茶園土壤重金屬中的大氣沉降來源進(jìn)行了分析，表明4個茶區(qū)中Zn、Cu、Pb、Cd、Hg和As的年大氣干濕沉降量平均分別在328.4～416.3、19.6～29.5、33.5～47.8、1.04～1.86、0.15～0.26和17.8～32.1 g/hm2 之間，大氣的干濕沉降是茶園污染的重要來源。同時地區(qū)土壤中的母質(zhì)成分也是重金屬的重要來源。在對貴州普安縣的茶園土壤重金屬含量測定中發(fā)現(xiàn)，土壤中的Cu元素含量偏高，其主要原因是其基巖為陸生硅質(zhì)碎屑巖、泥巖、頁巖，因此導(dǎo)致該地區(qū)土壤中的Cu元素含量偏高。再對武夷山巖茶的核心產(chǎn)區(qū)的土壤重金屬進(jìn)行溯源分析以及質(zhì)量評價，發(fā)現(xiàn)Cu、Cr和Ni主要來源于成土母質(zhì)。

隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，人類活動對于土壤重金屬含量的貢獻(xiàn)往往超過自然來源，比較典型的有工業(yè)源、交通源、農(nóng)業(yè)源以及礦山的開采。對武夷山茶區(qū)土壤重金屬來源進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)潛在生態(tài)風(fēng)險較高的元素Cd和Hg來源于農(nóng)業(yè)污染源，同時在對萊蕪市鋼城中的土壤重金屬進(jìn)行來源分析，得出土壤中As、Cd、Hg、Cu、Pb和Zn的污染范圍與相關(guān)的工業(yè)企業(yè)的位置具有高度的一致性。并且對于空氣中的降塵研究中發(fā)現(xiàn)，其重金屬主要來自工業(yè)排放。對于公路茶園的土壤重金屬進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)靠近路旁一側(cè)土壤中Pb的含量顯著高于遠(yuǎn)離道路一側(cè)土壤Pb含量，汽油燃燒是該土壤中Pb的重要來源。同時，大量礦山的開采也是造成茶園土壤中重金屬超標(biāo)的重要原因。通過對于福建閩中某一礦區(qū)縣旁的茶園土壤重金屬研究，其土壤中Cr、Ni、Cu和Zn等相關(guān)重金屬的平均含量明顯高于該省份的土壤背景值。該區(qū)所具有的煤、鐵礦石、Cu、Pb、Zn、Wu、Mn、S和瓷土等礦藏的長期開采造成地區(qū)重金屬污染。此外，不當(dāng)使用化肥和農(nóng)藥可能導(dǎo)致茶園土壤中重金屬的積累。例如，長期大量使用含有重金屬的肥料或農(nóng)藥，特別是在茶葉生產(chǎn)中，可能導(dǎo)致土壤中Cd、Pb等元素的過量積累。

4 "土壤-茶樹系統(tǒng)中重金屬遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其影響因素

土壤是茶樹生長的重要條件，也是茶樹中重金屬的重要來源。其重金屬的遷移以及形態(tài)的轉(zhuǎn)化受到多種因素的影響，包括其理化性質(zhì)、相關(guān)金屬元素的種類、茶園的管理模式、環(huán)境條件等。并且土壤中的重金屬主要通過質(zhì)流、擴(kuò)撒等方式向茶樹中遷移。而茶樹則通過特定的吸收方式來吸收土壤中的重金屬元素。同時重金屬向茶樹的遷移過程中，其在茶樹中的含量分布也存在一定的規(guī)律性。一般而言，土壤中的重金屬含量越高，則當(dāng)?shù)夭铇渲兴鶎?yīng)的重金屬含量也較高。研究發(fā)現(xiàn)，鐵觀音茶園土壤中As向茶樹的轉(zhuǎn)移量與土壤中的全As以及有效As的含量間存在極顯著的相關(guān)性，并且茶樹對于土壤中的重金屬吸收累積呈現(xiàn)根大于莖大于葉的趨勢，并且存在研究指出對于不同葉齡茶葉Mn的含量分布規(guī)律為老葉大于成葉大于嫩葉。同時茶樹對于土壤中的重金屬吸收存在一定的飽和性，即茶樹對于土壤中重金屬的吸收富集能力隨著土壤中其含量的不斷增加，其能力出現(xiàn)下降趨勢。

總體而言，土壤-茶樹系統(tǒng)中的重金屬遷移和轉(zhuǎn)化是一個復(fù)雜的過程，受到多種因素的影響。這個系統(tǒng)中的重金屬主要包括Cd、Pb、Hg等，其可能來自土壤、氣體、水體等多個來源。在土壤-茶樹系統(tǒng)中重金屬的遷移和轉(zhuǎn)化受到土壤因素、植物因素、環(huán)境因素和農(nóng)業(yè)管理等多個要素的影響。

對于土壤因素，不同土壤類型對重金屬的吸附和釋放能力不同。黏土性土壤通常具有較高的吸附能力，能夠?qū)⒅亟饘倭粼谕寥乐?，減少其遷移到植物中的可能性。土壤的pH對重金屬的溶解度和離子形態(tài)有影響。通常來說，土壤呈酸性時，重金屬更容易被釋放和吸收；而在堿性條件下，它們更容易沉淀在土壤中。有機(jī)質(zhì)能夠與重金屬形成腐殖質(zhì)，降低重金屬的生物有效性，減緩其遷移到植物中的速度。

植物因素中茶樹根系、植物生長階段、環(huán)境因素、氣象條件和大氣沉降也直接影響土壤-茶樹系統(tǒng)中重金屬遷移轉(zhuǎn)化。茶樹的根系可以通過吸收土壤中的重金屬，將其轉(zhuǎn)運到茶樹的地上部分。不同植物對重金屬的吸收能力不同，茶樹一般被認(rèn)為對一些重金屬具有較高的吸收能力。茶葉的不同生長階段對重金屬的吸收能力也可能有所不同。通常來說，一些研究表明茶葉的嫩葉部分更容易積累重金屬。

環(huán)境因素中氣象條件和大氣沉降對重金屬遷移產(chǎn)生重要影響。降雨和溫度等氣象條件會影響土壤中重金屬的遷移。降雨可能導(dǎo)致重金屬從土壤中被沖刷到水體中，從而影響茶樹對重金屬的暴露。而大氣中的顆粒物和塵?？梢酝ㄟ^沉降進(jìn)入土壤，進(jìn)而影響茶樹。

農(nóng)業(yè)管理實踐也會影響土壤-茶樹系統(tǒng)中重金屬遷移轉(zhuǎn)化。首先是化肥和農(nóng)藥的使用，化肥和農(nóng)藥使用不當(dāng)可能導(dǎo)致土壤中重金屬的積累，從而增加茶葉的重金屬含量。灌溉的水質(zhì)也會直接影響水-植物介質(zhì)中重金屬遷移行為。使用受污染的水源灌溉可能將水中的重金屬引入土壤-茶樹系統(tǒng)。

綜合來看，土壤-茶樹系統(tǒng)中的重金屬遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律是一個綜合的生態(tài)過程，需要考慮土壤性質(zhì)、植物生理特性、氣象條件和農(nóng)業(yè)管理等多方面因素。相關(guān)的研究涉及土壤科學(xué)、植物生理學(xué)、環(huán)境科學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域?？茖W(xué)家們通過采樣、實地調(diào)查和實驗研究等手段，努力揭示這些規(guī)律，以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)管理實踐，減少重金屬在茶葉中的積累。

5 "研究展望

未來的研究應(yīng)該聚焦于以下幾個方面，以便更全面地了解和有效管理茶園土壤中的重金屬污染問題。

第一，深入研究土壤-茶樹系統(tǒng)中的微觀機(jī)制，包括根際微生物的作用、植物根系對重金屬的吸收轉(zhuǎn)運機(jī)制等，能夠為理解重金屬的生物有效性和植物對其的響應(yīng)提供更多依據(jù)。第二，系統(tǒng)性闡明降雨和灌溉等因素形成的水體傳播機(jī)制，開展茶園周邊水體中重金屬的監(jiān)測與生態(tài)風(fēng)險評估。第三，辨明茶葉品質(zhì)與茶園土壤中重金屬含量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，明確重金屬對茶葉品質(zhì)的影響機(jī)制。

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