贵州湄潭县茶园土壤和茶叶中的氟含量分析

王安俊等

摘要：通过测定贵州省湄潭县茶园土壤及茶叶中的水溶性氟含量，研究其与土壤理化性质的关系。结果表明，上、下层土壤中水溶性氟含量分别为2.76～10.12 mg/kg（均值5.05 mg/kg）和2.59～9.50 mg/kg（均值4.51 mg/kg）。湄潭茶叶水溶性氟含量为老叶187.03～627.44 mg/kg（均值333.69 mg/kg）、嫩叶22.91～104.24 mg/kg（均值46.34 mg/kg）。湄潭茶园土壤水溶性氟与土壤有机质呈显著正相关，茶叶水溶性氟与土壤水溶性氟呈显著正相关。

关键词：土壤；水溶性氟；土壤有机质；茶叶

中图分类号：S571.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）16-3907-03

Abstract： The water-soluble fluorine in tea leaf and soil in tea plantation of Meitan in Guizhou province were determined. The relationship between them was studied. The results showed that the content of water soluble fluorine in top soil varied from 2.76 mg/kg to 10.12 mg/kg（average 5.05 mg/kg）. That in sub soil varied from 2.59 mg/kg to 9.50 mg/kg（average 4.51 mg/kg）. The contents of water-soluble fluorine in old and new leaf were from 187.03 mg/kg to 627.44 mg/kg （average 333.69 mg/kg）， and from 22.91 mg/kg to 104.24 mg/kg（average 46.34 mg/kg）， respectively. The correlation between water-soluble fluorine and organic matter in soils，water-soluble fluorine in leaf and soils were significantly positive.

Key words： soil； water-soluble fluorine； soil organic matter； tea leaf

氟及其化合物均以常量成分分布于自然界，为人体必需元素。适量氟可防止血管钙化，氟不足常出现佝偻病、骨质疏松。但过量摄入氟会引起氟中毒，主要表现为氟斑牙和氟骨症。研究表明，我国部分少数民族地区流行的氟斑牙及氟骨症与长期饮用高氟含量的砖茶有关[1]。地氟病是贵州典型的地方病之一，但学者对贵州地氟病氟的来源却有争议[2，3]。茶树有较强的富氟能力，湄潭是贵州重要的茶叶基地，研究其茶叶氟及土壤氟的关系，将为分析贵州地氟病的氟来源提供参考。茶园土壤氟是茶叶氟的主要来源，土壤水溶性氟是土壤氟的主要赋存形态，且土壤中的有机质含量直接影响土壤氟的赋存形态及水溶性氟含量[4， 5]。通过研究湄潭县茶园土壤中的有机质与水溶性氟的关系，土壤水溶性氟与茶叶中氟含量的关系，评价土壤-茶树系统中氟的迁移，可为揭示贵州地氟病区氟来源提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

在湄潭县茶园中选地势平缓地段，按S形布点法确定15个采样点，每采样点取0～15 cm、15～30 cm深度，约1 kg土样。同一采样点采茶树的老叶和嫩叶各0.5 kg。样品经晾干、过筛后保存于塑料袋中。

1.2 仪器与试剂

FZ102型微型植物粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）、KL-UP-Ⅲ-20型超纯水机（成都康宁实验专用纯化水设备厂）、Orion CHN090型氟离子复合电极（美国热电公司）、CL-2型恒温加热磁力搅拌器（郑州长城科工贸有限公司）、DZF-6050型真空干燥箱（上海博讯实业有限公司）、868型pH计（上海热电仪器有限公司）、L550型台式低速自动平衡离心机（长沙湘仪离心机仪器公司）、SHZ-A型水浴恒温振荡器（上海浦东物理光学仪器厂）。

硫酸、冰乙酸、柠檬酸三钠、重铬酸钾、氯化钾、硝酸、硫酸亚铁、氟化钠等均为分析纯，去离子水。

1.3 方法

1.3.1 溶液配制 称取经105 ℃干燥2 h置干燥器中冷却的氟化钠0.221 0 g于聚乙烯瓶中，以去离子水定容至100 mL，待用；分别取氯化钠58 g、冰乙酸57 mL、柠檬酸三钠58.8 g于聚乙烯瓶中，加入850 mL去离子水，待完全溶解后，以10 mol/L氢氧化钠溶液调节pH值至5.4，并用去离子水稀释至1.0 L，得总离子强度缓冲溶液（TISAB）。

1.3.2 土壤pH值和有机质含量的测定 取土壤样品，按照水土质量比为25∶1混合搅匀，采用电极法测定；有机质（OM）含量采用油浴加热-重铬酸钾容量法测定[6]。

1.3.3 氟含量的测定 称取土壤样品（过60目筛）2.5 g于50 mL离心管中，加去离子水25 mL，置于30 ℃恒温振荡器振荡0.5 h，取出以4 000 r/min离心10 min，取上清液10 mL于50 mL聚乙烯烧杯中，加入10 mL TISAB溶液，用氟离子选择电极测定；称取0.5 g茶叶样品于三角瓶中，加入50 mL沸水，浸泡1 h，过滤，吸取20 mL茶汤于50 mL聚乙烯烧杯中，加入5 mL TISAB溶液，用氟离子选择电极测定。endprint

2 结果与分析

2.1 标准曲线的绘制

分别吸取10 mL系列氟离子梯度浓度（0.05， 0.1，0.5，1.0，2.0，4.0 μg/mL）标准溶液于50 mL聚乙烯烧杯中，再加入10 mL TISAB溶液，用氟离子选择电极进行测定。以标准溶液与试剂空白溶液电位之差为纵坐标，以氟离子浓度的对数值为横坐标，绘制标准曲线，线性方程为y=54.07x+102.78，r=0.999 2。

2.2 精密度试验

取低（0.2 mg/mL）、中（0.4 mg/mL）、高（0.6 mg/mL）氟标准溶液连续测定6次，RSD均在0.38%～1.09%，表明该仪器具有较高的精密度。

2.3 重复性试验

分别取6份同一土壤样品2.5 g及茶叶样品0.5 g，按上述方法处理并检测，结果表明该方法重复性好（表1）。

2.4 回收率试验

精密称取土壤、茶叶样品各9份，做加标回收率试验，结果表明，方法平均回收率在99.67%～100.12%。

2.5 湄潭茶园中土壤pH、有机质及土壤水溶性氟的含量

由表2可知，湄潭茶园土壤pH为3.45～4.23，土壤呈酸性。土壤有机质含量较高，在3.10%～9.07%。湄潭茶园上层和下层土壤水溶性氟含量分别在2.76～10.12 mg/kg（均值5.054 mg/kg）和2.59～9.50 mg/kg（均值4.514 mg/kg）区间。马立峰等[7]报道的湖南省茶园土壤水溶性氟量为0.145～0.198 mg/kg；浙江省茶园土壤水溶性氟量为0.04～0.60 mg/kg，由此可见，贵州湄潭县茶园土壤中水溶性氟含量较高。李静等[8]报道地方病区表层土壤水溶性氟含量2.5 mg/kg，并据此认为土壤水溶性氟超过2.5 mg/kg的地区可能引起地方性氟中毒，且水溶性氟是茶树在土壤中可吸收氟的主要部分，须高度重视茶树的氟积累，并可将茶氟作为贵州地氟病氟源之一。

2.6 湄潭茶叶中水溶性氟的含量

表3结果表明，在老叶中，水溶性氟含量为187.03～627.44 mg/kg（均值333.69 mg/kg），嫩叶为22.91～104.24 mg/kg（均值46.34 mg/kg），老叶中水溶性氟是嫩叶含量的4.1～12.1倍，这与谢忠雷等[9]报道一致，该结果表明茶叶吸收的氟量与叶龄密切相关，成熟度越高，含氟量越高。老叶水溶性氟含量的变异系数是45.98%，嫩叶水溶性氟含量的变异系数是41.57%，即湄潭县茶园不同地点茶叶水溶性氟含量有较大的变幅。

2.7 湄潭茶叶和土壤中的水溶性氟与土壤pH和有机质的相关性分析

湄潭县茶园土壤（pH 3.45～4.23）水溶性氟与土壤pH无显著相关性（P<0.05），这与乔沙等的盆栽试验结果一致[10]；湄潭县茶园上、下层土壤水溶性氟均与土壤有机质呈显著正相关（P<0.05），表明湄潭县茶园土壤氟的溶出与土壤中有机质含量密切相关；上、下层土壤水溶性氟呈显著正相关（P<0.05），表明湄潭茶园土壤中氟在酸性条件下易于淋溶。茶叶水溶性氟与土壤有机质呈显著正相关（P<0.05），表明高有机质含量土壤有利于茶叶氟摄入。茶叶水溶性氟与土壤水溶性氟呈显著正相关（P<0.05），表明土壤水溶性氟是茶叶氟的来源之一。

3 小结

综上所述，贵州湄潭茶园土壤中水溶性氟含量较高，上下层土壤水溶性氟含量并无显著差异性；茶叶中老叶氟含量显著高于嫩叶，不同地点茶叶氟含量有显著差异。茶园土壤中水溶性氟含量与土壤有机质含量呈显著正相关。

参考文献：

[1] 姚冬琴，吴本宇.低氟区少数民族饮茶与氟中毒关系[J].中国地方病防制杂志，1993，8（3）：292-293.

[2] 刘家仁，王尚彦.贵州西部燃煤污染型地方性氟中毒病区氟源探讨-以织金县荷花村为例[J].贵州地质，2005，22（3）：192-194.

[3] 谢兴能，杨秀忠，杨胜元，等.贵州地氟病氟源探讨—以黔中地氟病区地质环境调查为例[J].中国地质，2010，37（3）：696-702.

[4] 吴卫红，谢正苗，徐建民，等.不同土壤中氟赋存形态特征及其影响因素[J].环境科学，2002，23（2）：104-108.

[5] 王凌霞，付庆灵，胡红青，等.湖北茶园茶叶氟含量及土壤氟分组[J].环境化学，2011，30（3）：662-667.

[6] 中国土壤学会农业化学专业委员会.土壤农业化学常规分析方法[M].北京：科学出版社，1984.

[7] 马立峰，石元值，阮建云，等.湘、鄂砖茶主产区茶园土壤氟含量状况及影响因素[J].茶叶科学，2002，22（1）：34-37.

[8] 李 静，谢正苗，徐建明，等.我国氟的土壤环境质量指标与人体健康关系的研究概况[J].土壤通报，2006，37（1）：194-199.

[9] 谢忠雷，邱立民，董得明，等.茶叶中氟含量及其影响因素[J].吉林大学自然科学学报，2001（2）：81-84.

[10] 乔 沙，伊晓云，阮建云.茶园土壤氟的生物有效性研究[J].安徽农业科学，2011，39（19）：11534-11538.

（责任编辑 周有祥）endprint

2 结果与分析

2.1 标准曲线的绘制

分别吸取10 mL系列氟离子梯度浓度（0.05， 0.1，0.5，1.0，2.0，4.0 μg/mL）标准溶液于50 mL聚乙烯烧杯中，再加入10 mL TISAB溶液，用氟离子选择电极进行测定。以标准溶液与试剂空白溶液电位之差为纵坐标，以氟离子浓度的对数值为横坐标，绘制标准曲线，线性方程为y=54.07x+102.78，r=0.999 2。

2.2 精密度试验

取低（0.2 mg/mL）、中（0.4 mg/mL）、高（0.6 mg/mL）氟标准溶液连续测定6次，RSD均在0.38%～1.09%，表明该仪器具有较高的精密度。

2.3 重复性试验

分别取6份同一土壤样品2.5 g及茶叶样品0.5 g，按上述方法处理并检测，结果表明该方法重复性好（表1）。

2.4 回收率试验

精密称取土壤、茶叶样品各9份，做加标回收率试验，结果表明，方法平均回收率在99.67%～100.12%。

2.5 湄潭茶园中土壤pH、有机质及土壤水溶性氟的含量

由表2可知，湄潭茶园土壤pH为3.45～4.23，土壤呈酸性。土壤有机质含量较高，在3.10%～9.07%。湄潭茶园上层和下层土壤水溶性氟含量分别在2.76～10.12 mg/kg（均值5.054 mg/kg）和2.59～9.50 mg/kg（均值4.514 mg/kg）区间。马立峰等[7]报道的湖南省茶园土壤水溶性氟量为0.145～0.198 mg/kg；浙江省茶园土壤水溶性氟量为0.04～0.60 mg/kg，由此可见，贵州湄潭县茶园土壤中水溶性氟含量较高。李静等[8]报道地方病区表层土壤水溶性氟含量2.5 mg/kg，并据此认为土壤水溶性氟超过2.5 mg/kg的地区可能引起地方性氟中毒，且水溶性氟是茶树在土壤中可吸收氟的主要部分，须高度重视茶树的氟积累，并可将茶氟作为贵州地氟病氟源之一。

2.6 湄潭茶叶中水溶性氟的含量

表3结果表明，在老叶中，水溶性氟含量为187.03～627.44 mg/kg（均值333.69 mg/kg），嫩叶为22.91～104.24 mg/kg（均值46.34 mg/kg），老叶中水溶性氟是嫩叶含量的4.1～12.1倍，这与谢忠雷等[9]报道一致，该结果表明茶叶吸收的氟量与叶龄密切相关，成熟度越高，含氟量越高。老叶水溶性氟含量的变异系数是45.98%，嫩叶水溶性氟含量的变异系数是41.57%，即湄潭县茶园不同地点茶叶水溶性氟含量有较大的变幅。

2.7 湄潭茶叶和土壤中的水溶性氟与土壤pH和有机质的相关性分析

湄潭县茶园土壤（pH 3.45～4.23）水溶性氟与土壤pH无显著相关性（P<0.05），这与乔沙等的盆栽试验结果一致[10]；湄潭县茶园上、下层土壤水溶性氟均与土壤有机质呈显著正相关（P<0.05），表明湄潭县茶园土壤氟的溶出与土壤中有机质含量密切相关；上、下层土壤水溶性氟呈显著正相关（P<0.05），表明湄潭茶园土壤中氟在酸性条件下易于淋溶。茶叶水溶性氟与土壤有机质呈显著正相关（P<0.05），表明高有机质含量土壤有利于茶叶氟摄入。茶叶水溶性氟与土壤水溶性氟呈显著正相关（P<0.05），表明土壤水溶性氟是茶叶氟的来源之一。

3 小结

综上所述，贵州湄潭茶园土壤中水溶性氟含量较高，上下层土壤水溶性氟含量并无显著差异性；茶叶中老叶氟含量显著高于嫩叶，不同地点茶叶氟含量有显著差异。茶园土壤中水溶性氟含量与土壤有机质含量呈显著正相关。

参考文献：

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[9] 谢忠雷，邱立民，董得明，等.茶叶中氟含量及其影响因素[J].吉林大学自然科学学报，2001（2）：81-84.

[10] 乔 沙，伊晓云，阮建云.茶园土壤氟的生物有效性研究[J].安徽农业科学，2011，39（19）：11534-11538.

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2 结果与分析

2.1 标准曲线的绘制

分别吸取10 mL系列氟离子梯度浓度（0.05， 0.1，0.5，1.0，2.0，4.0 μg/mL）标准溶液于50 mL聚乙烯烧杯中，再加入10 mL TISAB溶液，用氟离子选择电极进行测定。以标准溶液与试剂空白溶液电位之差为纵坐标，以氟离子浓度的对数值为横坐标，绘制标准曲线，线性方程为y=54.07x+102.78，r=0.999 2。

2.2 精密度试验

取低（0.2 mg/mL）、中（0.4 mg/mL）、高（0.6 mg/mL）氟标准溶液连续测定6次，RSD均在0.38%～1.09%，表明该仪器具有较高的精密度。

2.3 重复性试验

分别取6份同一土壤样品2.5 g及茶叶样品0.5 g，按上述方法处理并检测，结果表明该方法重复性好（表1）。

2.4 回收率试验

精密称取土壤、茶叶样品各9份，做加标回收率试验，结果表明，方法平均回收率在99.67%～100.12%。

2.5 湄潭茶园中土壤pH、有机质及土壤水溶性氟的含量

由表2可知，湄潭茶园土壤pH为3.45～4.23，土壤呈酸性。土壤有机质含量较高，在3.10%～9.07%。湄潭茶园上层和下层土壤水溶性氟含量分别在2.76～10.12 mg/kg（均值5.054 mg/kg）和2.59～9.50 mg/kg（均值4.514 mg/kg）区间。马立峰等[7]报道的湖南省茶园土壤水溶性氟量为0.145～0.198 mg/kg；浙江省茶园土壤水溶性氟量为0.04～0.60 mg/kg，由此可见，贵州湄潭县茶园土壤中水溶性氟含量较高。李静等[8]报道地方病区表层土壤水溶性氟含量2.5 mg/kg，并据此认为土壤水溶性氟超过2.5 mg/kg的地区可能引起地方性氟中毒，且水溶性氟是茶树在土壤中可吸收氟的主要部分，须高度重视茶树的氟积累，并可将茶氟作为贵州地氟病氟源之一。

2.6 湄潭茶叶中水溶性氟的含量

表3结果表明，在老叶中，水溶性氟含量为187.03～627.44 mg/kg（均值333.69 mg/kg），嫩叶为22.91～104.24 mg/kg（均值46.34 mg/kg），老叶中水溶性氟是嫩叶含量的4.1～12.1倍，这与谢忠雷等[9]报道一致，该结果表明茶叶吸收的氟量与叶龄密切相关，成熟度越高，含氟量越高。老叶水溶性氟含量的变异系数是45.98%，嫩叶水溶性氟含量的变异系数是41.57%，即湄潭县茶园不同地点茶叶水溶性氟含量有较大的变幅。

2.7 湄潭茶叶和土壤中的水溶性氟与土壤pH和有机质的相关性分析

湄潭县茶园土壤（pH 3.45～4.23）水溶性氟与土壤pH无显著相关性（P<0.05），这与乔沙等的盆栽试验结果一致[10]；湄潭县茶园上、下层土壤水溶性氟均与土壤有机质呈显著正相关（P<0.05），表明湄潭县茶园土壤氟的溶出与土壤中有机质含量密切相关；上、下层土壤水溶性氟呈显著正相关（P<0.05），表明湄潭茶园土壤中氟在酸性条件下易于淋溶。茶叶水溶性氟与土壤有机质呈显著正相关（P<0.05），表明高有机质含量土壤有利于茶叶氟摄入。茶叶水溶性氟与土壤水溶性氟呈显著正相关（P<0.05），表明土壤水溶性氟是茶叶氟的来源之一。

3 小结

综上所述，贵州湄潭茶园土壤中水溶性氟含量较高，上下层土壤水溶性氟含量并无显著差异性；茶叶中老叶氟含量显著高于嫩叶，不同地点茶叶氟含量有显著差异。茶园土壤中水溶性氟含量与土壤有机质含量呈显著正相关。

参考文献：

[1] 姚冬琴，吴本宇.低氟区少数民族饮茶与氟中毒关系[J].中国地方病防制杂志，1993，8（3）：292-293.

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[4] 吴卫红，谢正苗，徐建民，等.不同土壤中氟赋存形态特征及其影响因素[J].环境科学，2002，23（2）：104-108.

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[8] 李 静，谢正苗，徐建明，等.我国氟的土壤环境质量指标与人体健康关系的研究概况[J].土壤通报，2006，37（1）：194-199.

[9] 谢忠雷，邱立民，董得明，等.茶叶中氟含量及其影响因素[J].吉林大学自然科学学报，2001（2）：81-84.

[10] 乔 沙，伊晓云，阮建云.茶园土壤氟的生物有效性研究[J].安徽农业科学，2011，39（19）：11534-11538.

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