水体重金属污染对茶叶产业的危害及其治理途径

司一然（广西大学环境工程专业 530000）



水体重金属污染对茶叶产业的危害及其治理途径

司一然
（广西大学环境工程专业 530000）

摘要：随着工业的发展，重金属的排放越来越多。加之重金属对水体的毒害作用非常大，水体重金属污染已经成为一个日益严重的环境问题。被植物吸收的重金属达到一定量时，植物内部将产生毒害引起植物生长发育不良。因此，水体的重金属污染的治理工作具有非常积极的现实意义。本文以茶叶产业为例，就其重金属污染的种类和来源进行了阐述，对重金属污染引起茶叶的危害进行了讨论，在调查分析的基础上提出治理水体重金属污染的相关对策。

关键词：水体重金属；重金属污染；植物的危害；对策

随着工业的发展和城市化进程的加快，重金属排放造成的环境污染问题越来越严重，已经成为危害最大的水污染问题之一［1］。水体中的重金属污染主要分为自然源和人为源两类，其中人为污染源是造成水体重金属污染的主要原因。由于重金属中毒浓度较低，移动性较高，重金属污染问题具有一定的隐蔽性和延后性。重金属元素难以被生物降解，容易积累一旦进入生态系统，经食物链放大，富集于较高等级生物体内，危害生命体的生存健康。本文以茶叶为例对重金属污染引起的危害及对策进行了分析，希望为解决重金属对水体的污染工作提供参考依据。

1　茶叶产业重金属污染的种类和来源

茶叶历史悠久、营养丰富，是我国重要的经济作物。由于交通、矿业的发展工业“三废”的排放、农药、化肥等的使用等，进入环境中的重金属日益增加，重金属污染和危害已经开始影响茶叶产业［2］。

重金属元素超标，不仅影响到茶叶产业的本身，而且重金属会随之人们对茶的饮用进入人体威胁人体健康。茶叶重金属的主要分析项目有Pb、Cu、As、Hg、Cd、Cr等。茶鲜叶经机械加工会产生不同程度的表现为Pb、Cu含量增加的二次污染，故而Pb、Cu成为重金属强制性检测项目。通过国内外文献的阅读，了解到茶叶中重金属污染主要来源有：土壤中重金属污染、工业污染源、农业污染源以及茶叶加工储藏过程中的污染［3］。其简单介绍如下：

1.1土壤中重金属污染

当重金属过量沉积超过土壤中微量元素含量的背景值时，土壤已经被重金属污染。作为茶叶中重金属最主要和最直接的污染源，其主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等。随着我国经济的高速发展，工农业废弃物和城市生活垃圾的剧增，农药、化肥的大量使用，电镀、化工以及矿冶等产生了大量的含金属废水，土壤环境受到了严重的重金属污染，并呈加剧趋势。重金属污染物在土壤中移动性很小且很难被微生物降解，被植物吸收后可引起植物生理功能紊乱、营养失调，通过食物链被生物富集，产生生物放大作用，进入人体后破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等，潜在危害极大，应特别注意防止土壤的重金属污染。

依据土壤中重金属污染的不同途径以及污染物的不同来源，土壤中重金属污染的类型主要有：1）以汽车尾气、工业飘尘、散落物为主要污染源的大气污染；2）以城市生活污水、工业废水以及受污染的地面水体为污染源的水质污染；3）以工矿业废渣、污泥和城市垃圾为污染源的固体废弃物污染；4）以来自废气、废水和废渣多源污染为污染源的综合污染。

1.2工业污染

通过废水、废气、废渣的排放而进入环境的重金属污染是工业污染，其通过食物链在人体、植物以及动物体内富集，进而危害环境及人体健康。工业污染对茶园的影响主要是指有毒物质随着降雨等进入茶园的水体、土壤污染茶园，进而造成茶叶的污染。研究表明［4］，农药会通过空气飘移等对农田、果园、林地造成茶叶污染，对于公路边茶园，汽车尾气对茶园土壤和茶叶中的铅含量有较大影响，是其土壤及茶叶中的铅含量较高的另一原因。

1.3农业污染源

农业污染源主要有农药、化肥两种。首先，由于农药见效快，防治效果好，在茶叶生产中得到广泛应用。农药的使用在保证了作物丰产、增产，减轻了劳动强度的同时也成为了茶园的主要污染源。农药为茶园带来的污染主要有随气流飘移污染大气，沉落地面引起土壤污染，附着在茶树上或被茶树吸收三部分。其次，化肥的使用提高了茶叶单产并推动了茶叶生产的发展，然而一旦化肥施用不当，水体、土壤、以及茶叶的不良反应就会随之发生。例如：单一氮肥的大量施用，土壤以及地下水中含盐量会随着氮肥的使用而逐渐增加，进而增加了植物对亚硝酸盐的吸收，最终影响人体健康。

1.4茶叶加工储藏过程中的污染

茶叶加工厂燃烧产生大量烟气，造成大气和茶叶污染，加之距离茶园比较近，其本身也是一个污染点。另外，茶叶加工器具由其是铝质的揉捻机含有的铅在茶叶加工过程中转移到茶叶及包装材料上，也会造成茶叶污染的可能。

2　重金属污染对茶叶的危害

重金属被植物吸收，通过诱导植物产生对其代谢和酶有不利影响和有毒害作用的物质，进而引起植物毒害。重金属污染中铅元素广泛存在于人们生活的环境中，对于茶树而言，铅污染引起的危害不容小觑。铅污染防治的研究是茶叶饮用安全研究最重要的课题之一。铅在茶树中富集过量，会抑制茶树的光合作用，进而影响茶树的蒸腾作用，茶树的生长速度会因此而大大减缓。除此之外，铅也会在茶叶中富集，铅含量过高也会影响茶叶饮用时的品质和口感。对于人体而言铅是人体非必需元素，高含量的铅会导致人体的神经系统、造血系统以及消化系统的紊乱。我国规定无公害茶园土壤中铅含量应不超过250 mg/kg。茶叶中铅含量的应不超过5.0 mg/kg。

3　水体重金属污染对茶叶危害的治理途径

将重金属从被污染水体中彻底清除或者降低重金属在水体中的迁移能力和生物可利用性是水体重金属污染治理的一种途径。常用的治理方法包括物理和化学治理方法以及生物治理方法两个方面。

3.1物理和化学治理

3.1.1混凝沉淀法

由于重金属离子在水体中多以阳离子存在，向重金属污染的水体施加石灰、NaOH等碱性物质，大多数重金属离子会随着水体pH值的升高生成氢氧化物沉淀，将重金属离子以沉淀的形式去除，进而降低重金属对水体的危害程度。黄明等［5］对电镀废水中铬、铜、镍等采用化学分类法进行处理，废水处理效果良好。目前国内处理重金属污染普遍采用的方法则为混凝沉淀法。

3.1.2离子交换还原法

水体中的重金属通过容易得到的还原剂被还原，其还原产物对环境的污染浓度较小或无污染，该方法被称为离子交换还原法。由于重金属被还原，其在水体中的迁移性和生物可利用性大大降低，在某种程度上达到有效治理水体重金属污染的目的。该方法具有操作人员不直接接触重金属污染物，且费用比较低的优点，然而水体重金属污染实际治理过程中，离子交换还原法治理水体污染容易造成二次水体污染，且不适用于大面积水体治理，该方法的使用受到限制。

3.1.3电动力学修复

电动力学修复技术是指土壤中的污染物质在直流电外加电场作用下发生定向移动并在土壤中所插入的电极附近累积，电极附近定期抽出处理即可达到去除污染物的目的。土壤的化学性质、极化问题、pH值等都会影响电动力修复技术对土壤中重金属污染的治理效果。电动力学修复对于去除土壤和地下水中污染物是一种新型高效的方法。

3.2生物治理

3.2.1植物修复法

研究表明，土壤、水体的污染物去除净化可以通过植物对污染物的吸收、讲解等作用来实现。这种利用特定植物的特性来进行水体及土壤污染物治理的方法被称为植物修复法，因其对环境的治理通过植物来进行，不会造成二次污染，近年来已经迅速发展成为环境污染治理的一种极具潜力的绿色技术。植物修复法中，由于针对性强、投资小、效果显著以及污染小等特点使得水生植物的使用优势越发明显，该方法的生态效益及经济价值随着沉水植物及藻类在污染物治理中的应用而日益突显［6］。目前，普遍使用的植物修复法分为以下几类：1）根滤作用。所谓根滤是指羽状根系的植物通过其强大的吸附能力，将污染物从水体中去除；2）植物辅助生物修复。植物辅助生物修复只适用于挥发性污染物，水体重的某些重金属通过植物的吸收可使其转化为可挥发物质，通过挥发来达到去除重金属的目的。该方法并没有将重金属彻底去除，对环境的危害依然存在；3）植物萃取。土壤中的有毒害物质经过植物根系的吸收，在植物内部运输转移到植物的地上部分，通过定期对该植物地上部分的收割而达到去除土壤中有毒害物质的目的。找到有毒害物质相应的超富集植物和诱导出超级富集体是植物萃取技术的关键，也是目前水体重金属污染治理中研究最多，最有发展前景的方法。

3.2.2动物修复法

水体重金属被水体重水生动物吸收，通过将该类水体动物从水体分离，可以减少水体重金属的富集。目前水体重金属污染治理中用作环境重金属污染的指示生物较少，且处理周期长、成本高。

3.2.3微生物修复法

微生物修复技术是指通过微生物的作用清除土壤和水体中的污染物或是使污染物无害化的过程。它包括人为控制和自然条件下的污染物降解或无害化的过程。微生物修复法主要是微生物对重金属的固定和形态的转化［7］。微生物对重金属的固定是重金属在微生物细胞表面或内部富集的过程，主要是通过微生物为了摄取营养元素对金属离子的吸收；微生物对重金属的形态转化是重金属的形态通过微生物的生命活动发生改变或其生物有效性降低，进而达到治理目的。

4　结语

种植环节是茶叶质量安全的基础，净化茶园产地环境，切断污染物进入茶园是关键。重金属是当今环境污染的公害，其一旦进入环境就很难从环境中去除，近年来，修复和治理水体中重金属污染已经成为世界各国开展最为广泛的研究内容。目前，生物修复技术因其具有经济、高效、环保的优点，且随着生物修复技术的可行性和有效性逐渐加强，在治理和防治重金属污染方面具有广阔的应用前景。

参考文献

［1］刁维萍，倪吾钟，倪天华等.水环境重金属污染的现状及其评价［J］.广东微量元素科学，2004，11（3）：1-5.

［2］陈宗懋.我国茶产业质量安全和环境安全问题研究［［J］.农产品质量与安全，2011（3）：5-7.

［3］韩文炎，杨亚军，梁月荣，等.茶树体内铅的吸收累积特性研究［J］.茶叶科学，2009，29（3）：200-206.

［4］石元值，马立峰，韩文炎，等.汽车尾气对茶园土壤和茶叶中铅、铜、锡元素含量的影响［J］.茶叶，2001，26（4）：39-42.

［5］黄明，魏彩春，陆燕勤，等.化学分类法处理电镀生产废水［J］.桂林工学院学报，2003，23（1）：79-81.

［6］焦轶男，朱宏.水体重金属污染植物修复研究进展［J］.生物学杂志，2014，31（1）：71-74.

［7］Lasat M M.Phytoextraction of toxic metals：A review of biological mechanisms［J］.J.Environ.Qual.，2002，31（1）：109-120.

作者简介：司一然（1995-），女，黑龙江省大庆市人，研究方向：水体重金属污染。