长沙市茶园土壤和茶叶重金属的检测与评价

2018-05-14胡丹张意周冰玉曾艳

安徽农业科学 2018年14期

胡丹　张意　周冰玉　曾艳

摘要 [目的]了解长沙市茶场土壤及茶叶重金属的污染情况，为茶场无公害建设提供科学依据。[方法]分别测定长沙市的金井、湘丰、淳口、银峰和沩山茶场中某个茶园的土壤及茶树新叶、老叶的Pb、Cu、Cr、Cd、Hg和As 6种重金属元素含量，并结合茶场土壤和茶叶的卫生质量标准，使用单项污染指数和Nemerow综合污染指数对茶园土壤和茶叶进行评价。[结果]5个茶园土壤和茶叶的Pb、Cu、Cr、Cd、Hg和As重金属元素含量均低于规定含量限定值，单项污染指数和Nemerow综合污染指数均小于1.0。[结论]5个茶园土壤环境总体良好，符合无公害茶场建设的条件；茶叶重金属含量在规定含量限定范围内，符合1级茶叶产品标准。

关键词茶园土壤；茶叶；重金属；污染评价

中图分类号 X833 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2018）14-0071-04

Monitoring and Evaluating of Heavy Metals in Soil and Teas of Tea Garden in Changsha City

HU Dan1，2，ZHANG Yi1，3，ZHOU Bingyu1，2 et al （1.Hunan Institute of Microbiology，Changsha，Hunan 410009；2.Hunan Engineering Technology Research Center of AgroMicroorganisms Application，Changsha，Hunan 410009；3.Institute of Microbiology，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101）

Abstract [Objective] The research aimed to understand the heavy metals elements contamination in Changsha City，and to provide the basis for building nonpolluted agriculture.[Method] We monitored the contents of heavy metals such as Pb，Cu，Cr，Cd，Hg and As in soil and teas of a Jinjing，Xiangfeng，Chunkou，Yinfeng and Weishan tea garden in Changsha City.Combined with health quality standard of tea gardens soil and tea，pollution of heavy metals was evaluated by single factor pollution index and Nemerow pollution index.[Result]The contents of Pb，Cu，Cr，Cd，Hg and As were fit the standard in garden soil，and the single factor pollution indexes and Nemerow pollution indexes were both less than 1.0.[Conclusion] Five tea gardens soil environmental quality was cleanness，and the soils were suitable for nonpolluted agricultural production.The contents of heavy metals in tea leaves is within the limited range of the prescribed content and fits the firstlevel tea product standard.

Key words Tea garden soil；Tea；Heavy metal；Pollution evaluation

茶起源于我國，在全世界被广泛饮用，是全球三大饮料之一[1]。茶具有抗癌、抗氧化、清除人体自由基等保健作用[2-3]，越来越受到人们的喜爱。但是随着经济的发展，人们对茶叶的质量和功能有了更深入的了解，茶叶的重金属含量等安全问题受到密切关注。

我国是世界上最大的茶叶种植国，茶叶产量和茶园面积居世界第一。但是一些地区由于长期的矿产开采及化肥、农药的大量施用导致茶园的土壤重金属污染[4-6]，而重金属能够在茶树-土壤体系中迁移转化，最终富集在茶树组织，引起茶叶重金属含量超标[7-8]，人长期饮用受污染茶叶会对健康造成严重影响。

长沙市地处湘江流域，为大陆性亚热带季风湿润气候，气候温暖湿润，得益于得天独厚的地理条件，长沙市成为湖南省重要的茶产区之一[9]。湘江为湖南的母亲河，流经长沙市，是湖南赖以生存和发展的重要水系，但近年来多次受到重金属污染[10-12]，其周边土壤及农作物重金属含量令人担忧。笔者以湘江流域的长沙市为研究对象，对其中的茶园土壤及茶叶中Pb、Cu、Cr、Cd、Hg和As 6种重金属元素进行调查，了解长沙市的茶园土壤和茶叶是否受重金属污染，以期进一步为长沙市无公害茶叶的种植提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验仪器原子吸收分光光度计（型号为ICE 3500，美国Thermo Scientific公司）；原子荧光分光光度计（型号为AFS-8220，北京吉天仪器有限公司）；微波消解仪（型号为Mars 6，美国培安科技公司）；电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）（型号为iCAP Q，美国Thermo Scientific公司）。

1.2 样品采集及制备于2016年9月分别采集长沙县金井茶场和湘丰茶场、浏阳市淳口茶场和银峰茶场、宁乡市沩山茶场的某茶园土壤及茶叶样品。每个茶园在分散位置选取5个采样点，每个采样点在靠近茶树位置采用五点采样法，除去地表5 cm左右的覆盖物后采集其下15～20 cm的土壤约0.5 kg，装至干净采集袋中。同时在每处土壤采样点采集该处茶叶，分别采摘嫩芽和成熟茶叶，分袋装好。土壤采集后自然晾干7 d后研磨过60目筛，保存备用。茶叶在60 ℃烘干后用研钵研碎，过60目筛，保藏于塑料袋中备用。

1.3 重金属含量测定

精确称量土壤0.1 g（精确至0.1 mg），用王水-HClO4消解，消解液中的Pb、Cu、Cr和Cd元素使用原子吸收分光光度计测定，Hg和As元素采用原子荧光分光光度计测定。

精确称取茶叶粉末0.5 g（精确至0.1 mg）至聚四氟乙烯管中，加入5 mL纯硝酸和0.5 mL过氧化氢，放置微波消解仪中，消解程序为升温至110 ℃保持10 min，再升温至180 ℃保持15 min，冷却后去除多余酸液至1 mL左右，用超纯水定容至50 mL待测。采用电感耦合等离子体质谱仪测定茶叶中重金属的含量[13]。

1.4 重金属污染评价

采用单项污染指数和Nemerow污染指数结合的方法对重金属污染情况进行评价[2]，其分级标准见表1。经检测，采样地测定的土壤pH为4.1～5.2，土壤重金属含量限定值采用《土壤环境质量标准（修订）》（GB 15618—2008）（pH<5.5时）旱地土壤质量标准。茶叶中Pb和Cu的限定值依据《绿色食品茶叶》（NY/T 288—2012）标准，Cr、Cd、Hg和As依据《茶叶中铬、镉、汞、砷及氟化物限量》（NY 659—2003）标准，茶叶质量分级标准参照文献[14]。

2 结果与分析

2.1 茶园土壤重金属含量从5个茶园土壤样品重金属含量（表2）可以看出，各茶园土壤重金属含量不相同，平均值大小为Cr>Pb>Cu>As>Cd>Hg，其分布与土壤背景值的含量一致[15]。Pb含量，5个茶园土壤中Pb的含量基本上一致，平均含量为32.56 mg/kg，最高值为35.12 mg/kg，均低于限定值；Cu含量，平均为22.48 mg/kg，最高值为29.05 mg/kg，均低于限定值；Cr含量，平均为56.81 mg/kg，最高值为68.44 mg/kg，均低于限定值；Cd含量，平均为0.202 mg/kg，最高值为0.237 mg/kg，均低于限定值；Hg含量，平均为0.161 mg/kg，最高值为0.226 mg/kg，均低于限定值；As含量，平均为10.47 mg/kg，最高值为11.88 mg/kg，均低于限定值。由此可知，长沙市这5个茶园土壤中Pb、Cu、Cr、Cd、Hg和As的含量均在限定值之内。

2.2 茶园茶叶重金属含量

茶叶在生长过程中对土壤重金属具有富集作用[16]，采集土壤采样点周围茶树的茶叶，以检测茶叶重金属含量，结果如表3所示。结果显示，茶叶中6种重金属元素均未超出限定值，说明5个茶园茶叶中Pb、Cu、Cr、Cd、Hg和As 6种重金属元素的含量在安全范围内。但是，不同茶园的茶树各重金属元素具有差异，新叶Pb含量：湘丰>淳口=沩山>金井>银峰，老叶Pb含量：湘丰>金井>沩山>淳口>银峰；新叶Cu含量：金井>湘丰>银峰>沩山>淳口，老叶Cu含量：湘丰>金井=银峰>沩山>淳口；新叶Cr含量：湘丰=淳口>金井>银峰>沩山，老叶Cr含量：淳口>银峰>湘丰>金井>沩山；新叶Cd含量：湘丰>金井>银峰>淳口>沩山，老叶Cd含量：湘丰>银峰>金井>淳口>沩山；新叶Hg含量：淳口>银峰>金井>沩山>湘丰，老叶Hg含量：淳口>湘丰>金井>沩山>银峰；新叶As含量：湘丰>银峰>金井>沩山>淳口，老叶As含量：湘豐>银峰>沩山>淳口>金井。同一采样点的新叶和老叶重金属含量也不一样，从表4可以看到，茶树新叶对Pb、Cu和Cd 3种元素的富集系数比老叶大，说明这3种重金属元素更容易积累在生长旺盛的新叶中，而Cr、Hg和As在新叶和老叶中富集并不表现出特定差异。土壤是茶树所积累重金属的主要来源，相比于其他5种重金属，茶叶对Cu的富集系数最高（表4），这可能是由于茶树对Cu的富集能力比较强，也可能与茶园所施肥料和喷洒农药有关[7]。

2.3 茶园土壤和茶叶重金属污染评价

茶园土壤的重金属污染评价结果如表5所示，根据表1的分级标准，金井和湘丰某茶园土壤的Nemerow综合污染指数分别为0.632和0.698，这2个茶园的土壤环境质量为安全清洁安全级别，淳口、银峰和沩山某茶园土壤的Nemerow综合污染指数分别为

0.806、0.723和0.758，处于尚清洁警戒级别，满足无公害茶场建设要求。从单项污染指数看，5个茶园的Pb、Cu、Cr和As 4种重金属元素的污染指数都小于0.6，说明5个茶场中这4种重金属处于清洁安全级别。淳口、金井、湘丰和沩山某茶园土壤Cd的单项污染指数大于0.700，说明这4个茶园的Cd元素污染水平为尚清洁警戒级别，但接近轻度污染级别；淳口和银峰某茶园土壤中Hg元素的单项污染指数也超过0.700，同样处于尚清洁警戒级别。由此可见，长沙茶园土壤的Cd和Hg含量应当引起重视，很有可能会达到轻度污染水平。比较郭海彦等[15]于2005年对长沙“百里茶廊”茶叶基地土壤重金属污染的调查情况，当时调查“百里茶廊”的6个基地土壤重金属含量仅湘丰茶场的Cr处于尚清洁警戒级别，其他茶场的重金属元素均为清洁安全级别，但到目前，所调查的5个茶场中有4个的Cd和Hg元素处于尚清洁警戒级别，表明长沙市茶园土壤重金属含量相较于2005年有所上升，应当引起重视。这可能与茶园农药喷洒、化肥施用以及灌溉水污染有关。因此，茶园管理者应重视土壤重金属的变化情况，同时采取相关措施，防止土壤重金属含量进一步增加。

综上所述可知，所调查的长沙市茶园土壤重金属處于尚清洁警戒级别，进一步调查茶场土壤采样点茶叶重金属含量，以了解茶叶是否也已受重金属污染，结果如表6所示，新叶和老叶的Nemerow综合污染指数小于0.6，土壤处于尚清洁警戒级别的几个茶场中Cd和Hg元素并未在茶叶中大量富集，其Cd和Hg元素的单项污染指数也较低，分别小于0.2和0.3，达到1级茶叶产品标准[14]，说明所调查的5个长沙茶园茶叶未受重金属污染，在规定的标准范围内。

3 结论

（1）长沙市金井、湘丰、淳口、银峰和沩山5个茶园土壤中Pb、Cu、Cr、Cd、Hg和As重金属元素含量均低于含量限定值，单项污染指数和Nemerow综合污染指数均小于1.0，说明这5个茶园符合无公害茶场建设的条件。但是，长沙地区茶园土壤为尚清洁警戒的数量，相较于2005年有所增加，应当引起重视。

（2）5个茶园茶树的老叶和新叶重金属含量处于限定值范围内，单项污染指数和Nemerow综合污染指数较低，茶叶重金属含量符合1级茶叶产品标准，但是茶叶中Cu元素的富集系数较高，应在茶叶施肥和喷洒农药等过程中注意Cu元素的控制，继续保证茶叶的质量。

参考文献

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