茶园土壤——茶树系统中铅污染的产生与防治

付毅

[摘 要] 茶园土壤—茶树系统中铅污染的来源有土壤自身的酸性降低导致的铅活化、空气沉降物中包含的铅、茶园管理模式和茶叶加工过程不当导致的含铅量增加等。茶园土壤—茶树系统中铅的移转结果导致茶树中各部分铅含量依次为侧茎>老叶>主茎>侧根>主根>嫩叶。铅能够通过饮茶等途径进入人体，导致人体中铅的沉积，最终引发铅中毒。铅污染的防治应以铅污染的来源为基础，从土壤修复、茶园选址、施肥方式和茶叶加工等多个角度进行。

[关键词] 茶园土壤；茶树；铅污染；危害；防治

[中图分类号] X53；S571.1 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909（2018）14-100-4

1 茶园土壤—茶树系统中铅污染的来源

1.1 土壤自身的酸度降低

相关研究表明，茶园土壤中的pH值与土壤中的铅含量存在负相关关系，即pH值越低的茶园土壤中有效态铅含量越高[1]。这很有可能是由于铅在土壤中的活化度会因为土壤酸度的降低得到稳定和增强，促进其他形态的铅转化为可以交换形态的铅，从而导致铅这一元素在茶园土壤中的含量呈现增多趋势。研究表明，随着模拟酸雨pH值的下降，有效态铅元素活动性明显增加，而水溶性有机质—铅络合体促进了铅的溶解迁移行为。这一现象在那些耕作多年的茶园中更容易被观察到，茶园种植的时间越长，因为相关因素的合力作用，会导致土壤的酸度慢慢降低，从而导致土壤中的有效态铅数量逐渐增加。

1.2 空气沉降物

汽车尾气和化工企业污染性气体也是茶园土壤中铅含量的重要来源。石元植[2]研究表明，茶园土壤中铅的含量随着与公路距离的增加而逐渐减少，呈明显的负相关关系。汽车汽油中因添加有四甲基铅和四乙基铅，其在燃烧过程中转化、合成为含铅的有害物质，这些有害物质可降解性非常强，当这些有害物质发生降解后就会与茶园土壤中的有机质相结合，或者吸附在空气里面的扬尘中，造成茶园空气和土壤的铅污染。汽车尾气中的铅沉降使得靠近行车道两侧的茶园土壤中的铅含量明显高于同一块茶园其他区域土壤的铅含量。一般空气中沉降物影响茶叶中铅含量的有效距离为茶园距离公路100～150 m。当距离超过100 m时，茶叶新梢的铅含量开始下降并在100～150 m的距离内保持稳定；而老叶的铅含量则从距离公路60 m的地方就已经显著下降，在120 m的距离内维持该水平。同样的，空气沉降物对茶园土壤中有效态铅及全铅含量也基本上遵守这一标准，即在距离公路100 m左右处土壤中的铅含量开始下降并保持稳定。另外，现代化工企业的污染物排放也会导致含铅的污染物通过空气沉降在茶园中，导致茶园土壤的含铅量增加。通常靠近化工厂一侧的茶园土壤含铅量明显高于其他区域的土壤含铅量。

1.3 茶园管理模式

在不同的管理模式下，土壤的理化性质及重金属铅的形态呈现较大差异，从而直接或间接地对铅元素的迁移转化产生影响。茶园的不同管理模式主要体现在不同的施肥方式上，如有的茶园管理者用稻草覆盖土壤以增加其肥力，而有的则使用有机化肥和无机肥等。采用的施肥方式不同会在很大程度上影响甚至决定着土壤生态系统，也会由此影响茶园土壤中的铅含量及其存在形态，而形态不同则会导致茶树根对铅的吸收不尽相同。据徐华勤等[3]报道，茶园间用三叶草与稻草作为增加土壤肥力的方式覆盖在茶园土壤上，土壤中微生物的整体活性会得到提升，这在一定程度上会使得茶园土壤中的pH值及有机质含量得到明显降低，进而影响茶树从土壤中吸收铅元素。而经验表明，在茶园土壤中施用铵态氮肥，会使得茶树根际土壤的pH值降低，有助于提高土壤中铅元素的活性，从而促进茶树对铅的吸收。

1.4 茶叶的加工过程

周俊[4]研究表明，茶叶的含铅量和用来炒制茶叶的炒茶锅质量有很大关系。市场上的炒茶锅按照价格不同分为上中下等几个不同的档次，试验中分别用3个不同档次的炒茶锅对同一品种、同一数量的茶叶进行相同条件的炒制，发现质量最好的炒茶锅所炒制的茶叶含铅量并无明显变化，而另外2种质量的炒茶锅炒制的茶叶的含铅量均有所上升，而且含鉛量和炒茶锅的质量呈负相关关系。另外，茶叶在制作过程中受到的污染也是铅污染的重要来源，不可忽视。经检测发现，将茶叶筛分过后，含有较多细末和扬尘的茶叶含铅量比筛面上的茶叶含铅量更高，由此可以推知，和茶叶混合的灰尘也是造成含铅量增高的主要因素之一。

2 土壤—茶树系统中铅的移转分析

众所周知，铅并非是植物生长和发育不可或缺的元素，大部分植物含铅量的正常范围为0.15～0.35 mg/kg。比如，稻谷中的铅含量一般为0.08～0.14 mg/kg，而最极端的某些水生植物含铅量可达106.00 mg/kg。随着工业的发展，汽车尾气、工业污水和废气等造成了我国茶园土壤的含铅量逐年增加且形势严峻，而茶园土壤的铅污染又通过种植于其中的茶树的根部吸收传送至茶树的各个器官，从而导致茶叶铅含量增加。

在茶树生长过程中，其根系会不断从茶园土壤中吸收相应的养分和水分，而在此过程中铅离子随着这些养分和水分不断由根部向上移转，且由于茶树根对离子吸收的偏好性和吸收速度的不同，导致铅离子的聚集或者不足。当茶树根吸收铅离子的速度大于铅离子随水流失的速度时，铅离子在茶树中的含量会上升，反之则会下降。当铅离子被茶树的根或叶面吸收之后，会在茶树的各个器官内部发生迁移，在此过程中，茶树自身的防护系统为了尽可能躲避铅离子对自身的伤害，会自动启动自身带有的提高保护性酶的整体活性、增加吸收束缚态铅的相对含量等自我保护措施，从而使得在茶树体内的铅主要以草酸铅和磷酸氢铅等磷酸盐的形态存在，而水溶态的铅含量较少[5]。铅离子通过茎传输至茶叶中以后，其移动性即变得缓慢，叶片中大部分铅主要在细胞壁中积累，少量的铅沉积在液泡中，这与大部分植物是几乎相同的。

据宗良纲等报道[6]，当茶园土壤受到重金属铅元素的污染后，就会在一定时间内移转至种植在该土壤中的茶树上。具体表现为茶树的侧根和主根的铅含量急剧攀升；侧茎中的铅含量也会出现较大幅度的升高；茶树其余部分的铅含量虽然并未像侧根和主根等明显提高，但仍有一定程度的提高。这在一定程度上反映了茶树的根部对于土壤中的重金属铅的吸收最为敏感，并且随着时间的推移，铅元素会通过茶树的侧根、主根和茎传递至茶树的其他器官，最终逐渐向茶树的茎叶等最敏感和脆弱的部分聚集，到最后侧茎成为茶树中含铅量最高的部分，其铅含量要比茶树的其他部位高出3倍以上。此外，在污染发生最开始的一段时间内，因为成年茶树的整个元素吸收传递系统较为发达和成熟，所以成年茶树的茎叶部分对铅元素的聚集速度明显高于幼年茶树。但是随着时间的推移，幼年期茶树吸收土壤中铅元素的总体能力逐渐超过成年茶树，幼年茶树的嫩叶部分的铅含量也比成年茶树更高。这可能与茶树在幼年期的新陈代谢较为旺盛有关。

茶树的根部和土壤铅含量的关系是最为紧密的，茶叶次之，茎更少。茶树的根是茶树用来吸收茶园土壤中的铅的首要部分，然而茶树根自身的铅含量并非是最高的。当铅被茶树根吸收以后，基本都会自下而上进行输送，导致大部分铅最终积累于茶树的茎和叶中，也就使得茶树地上部分的铅含量明显高于地下部分。其中，茶树的茎在向茶叶移转铅的同时自身也会积累大量的铅，但是茶树茎中铅的含量与土壤中铅的含量并没有太显著的关系，推测这可能是因为受到茶叶对铅固有强大吸收属性的影响。而茶叶的铅含量受到土壤铅含量的影响较为显著，表明土壤铅是茶叶铅含量的重要来源。

李小兵[7]研究表明，茶树各部位铅含量从高到低的排列顺序依次为侧茎>老叶>主茎>侧根>主根>嫩叶，茶叶的新梢中铅含量与茶园土壤的铅含量之间的正相关关系十分明显。当土壤中的铅含量并不是特别高时，也能检测到茶叶嫩梢中的铅含量居高不下。据笔者推测，这可能是土壤中的有效态铅含量高导致的，或者是铅经过树根吸收后在茶树体内运转、迁移的结果。

3 茶园土壤—茶树中铅污染的危害及防治

3.1 茶园土壤—茶树中铅污染的危害

随着社会经济的快速发展，工业化发展越来越兴盛，在给人们的生活带来翻天覆地变化的同时也有着不可避免的局限性。其中，工业废气、废水等的排放无疑是最具有伤害性的，而铅污染则是工业污染的重要组成部分，已经深刻影响当前人们生活的方方面面，成为不可忽视的健康杀手。

铅在自然界中广泛分布于大气、水、土壤等与人们生活、工作息息相关的环境中。铅污染属于一种典型的重金属污染。相关研究显示，当重金属污染物通过各种方式侵入土壤后会产生较为显著的生物效应。土壤中铅含量达到一定程度后会使植物的发育受到阻碍、花期以及抽穗期和成熟期推迟、果实畸形等，而且还严重影响农作物的产量和质量。土壤中的铅通过土壤—植物系统转移至植物体而影响植物的正常生长，富集于植物体内的铅通过食物链如土壤—农作物—人或者土壤—植物—动物—人等形式进入人体，然后会在较快时间内发生沉积且难以被发现，这也是人体内铅元素的重要来源。另外，铅不能自动从人体中排除，所以容易给人体造成难以逆转的损害。铅进入人体后会对人体的各个系统散发毒害，包括神经系统、血液循环系统、消化系统及心血管系统等。美国疾病控制中心的有关数据显示，人体血液中的铅含量超过15 μg/100 mL时就会导致中毒。即使人每天只摄入低量的铅，日积月累也会引发慢性铅中毒甚至癌症。急性铅中毒在医学上主要伴随胃疼、头痛、神经性烦躁等症状，更有甚者可能会导致患者不省人事或者死亡。而每天摄入的少量铅在累积的过程中会逐渐影响大脑及其神经系统。与成年人相比，儿童单位体积吸收的空气和食物更多，所以对铅产特别敏感。据统计，儿童对铅的吸收量是成年人5倍多。有科学家发现，城市儿童血液中的铅含量即使是处于正常标准，也会对儿童的智力发育和身体生长产生不良影响。而儿童血液中的铅超标后，会出现精神行为缺陷和电生理改变，而且血色素的合成也会受到一定的限制。而目前我国大中城市的农作物铅含量超标已成为常态，这些农作物几乎均是由土壤栽培或种植的，所以土壤铅污染问题应引起人们的重视，并积极采取有效的措施以遏制其不利影响[8]。

饮茶在我国有着悠久的历史，直到今天依然拥有大批爱好者。最近几年我国茶叶产业的生产、消费情况不断创造新高。茶叶的安全卫生关系到千家万户、国计民生。铅是茶叶受到的重金属污染物中的“罪魁祸首”，虽然迄今为止尚未有因为饮茶导致铅中毒的事例见诸报端，但是在食品安全检测中铅是被作为一项茶叶安全的重要检测指标。联合国环境规划署、世界粮农组织、世界卫生组织共同制订了全球食品污染物监测规划，这一规划也把铅作为食品安全的必检项目之一。在制茶工业高度发展的今天，传统茶叶的适用方法不断推陈出新，市面上出现了茶粉、茶饮、茶品及茶叶蛋等新式吃法，這些吃法虽然更新了茶叶的食用方式，更大限度地吸收了茶叶中的有效成分，但同时也不可避免地促使茶叶中的铅元素等有害物质更顺畅地进入人体。1999年我国实施的茶叶卫生标准（GB 9679—1999）中规定，茶叶的铅限量标准为2.00 mg/kg。中国农业科学院茶叶研究所于1999年对全国各类茶叶中的铅含量进行了抽样检测发现有12.55%的茶叶样品的铅含量超标，2000年农业部茶叶质量检验发现有29.4%的茶叶样品铅含量超标，2001年该中心对茶叶铅含量检测发现超标率达到24.7%。2005年，我国国标规定发生改变，规定茶叶的铅限量标准为5.00 mg/kg，但仍可以发现我国茶叶中铅含量的增加是一个客观的趋势。

3.2 茶园土壤—茶树中铅污染的防治措施

关于茶园土壤—茶树系统中的铅污染治理，很多研究列举了一些可行的办法。但是，要想铅污染治理取得良好的效果，必须了解茶园土壤—茶树中铅污染的来源，才能“对症下药”，从源头上对该系统中的铅污染进行防治，以便最大程度地保障茶叶的质量安全。

3.2.1 修复茶园土壤。茶树乃至茶叶中的铅主要来自于茶树根对茶园土壤中铅的吸收，所以要想降低茶树中的铅含量，有针对性地对茶园土壤进行修复显得十分必要。目前，国际上对此问题主要从物理修复、化学修复和生物修复等角度进行治理，具体体现在以下几个方面[9]。

一是通过物理或者化学等学科的原理来进行治理，如客土、换土和翻土。客土指的是将不含重金属污染的土壤覆盖在受到污染的土壤上；换土则是指用一定的方法将受污染的土壤移除，换上未受到污染的土壤；翻土则是将受污染土壤的上层和下层进行翻转调换。另外，还可以用电解、电泳等物理化学方法将受污染土壤中的重金属元素移走，从而减轻重金属污染。以上方法的优点在于效果显著、维持时间长等，但是具有耗费的成本过高、实施难度较大和对土壤进行翻动容易降低其肥力等缺陷。

二是生物治理，即是通过利用某些生物具有的特殊习性来控制土壤中的铅等重金属污染，具体包括动物治理方法和植物治理方法。动物治理方法是用生活在土壤中的某些低等动物来吸收土壤中的铅，如可以在茶园土壤中集中投放大量的蚯蚓使其进入土壤吸收铅，待到蚯蚓吸收铅达到预期效果后用电解方法将其驱除土壤；另外，可以利用土壤中的微生物如革兰氏阳性菌等对土壤中的铅进行吸收。植物治理方法指的是利用某些植物吸收土壤中铅等重金属的超强能力，有意地进行栽种，在其充分吸收后可以拔出。目前统计发现该类植物已有400多种，如印度芥菜等。这类方法的实施简便，但效果并不显著。

三是化学方法，即向受重金属污染的土壤中投放化学改良剂等，以期通过增加土壤的有机质、改变重金属分解的理化性质等达到降低重金属含量的目的。虽然这类方法操作简便，但是容易导致土地再次活化。

3.2.2 合理施肥。大量、无节制地使用化肥会使得土地酸化加剧，而土地酸化则会使得土壤中的铅等重金属活性增强。鉴于此，对茶园进行施肥时，推荐用硝态氮肥代替氨态氮肥。另外，有机肥料含有大量的有机质，有机质进入茶园土壤后会提高其有机性，从而提高铅的生物有效性，进而使得茶树对铅的吸收得到强化，所以茶园管理者应减少有机肥的用量。

3.2.3 控制空气沉降物。大气中的铅沉降主要来源于公路上行驶的汽车排放的尾气和化工企业排放的废水废气。另外，用工业污水灌溉茶园也大大增加了土壤中的铅含量。所以针对这一问题，应从以下几个方面着手防治。一是茶园选址前应做好调研工作，尽量避免将茶园建在污染严重的化工企业和车流量过大的公路旁边。但是茶叶的采摘运输离不开基础交通设施的支持，所以有学者建议可以在公路与茶园之间一定的距离内（可以考虑为60 m）种植灌木隔離带，以最大限度地减少汽车尾气对茶园造成的污染。二是对于不得已建立在化工企业旁边的茶园或在化工企业修建之前已经存在的茶园，可以考虑在茶园中使用遮阳网进行防护，遮阳网的使用不但可以防治大气中的铅和粉尘等污染物的沉降，还可以提高茶叶的产量、保障茶叶的品质。

3.2.4 改善茶叶采摘和加工程序。在茶叶采摘和加工的过程中由于操作不当，会导致茶叶中的铅含量增加，从而影响其质量。针对这一问题，应从以下几个方面进行防治。一是有学者指出在茶叶采摘后、进行加工前对其清洗。相关研究表明，对茶叶的清洗能够有效降低茶叶中的铅含量，特别是针对从靠近化工企业和公路的茶园采摘的茶叶，清洗的效果尤为明显，成熟茶叶的铅含量可降低23%。但是，也有学者指出清洗可能会影响茶叶的品质，可以考虑在降雨过后或者对茶园进行人工降雨后再对茶叶进行采摘、加工[10]。二是提高茶叶采摘和精制质量。一般对于成熟茶叶而言，茶叶和枝干的铅含量会明显高于新梢，因此应制定和执行严格的采摘标准，尽量采摘茶叶新梢而避免采摘成熟叶片和蒂头；同时，在茶叶的炒制过程中应尽量簸出黄片，筛净茶叶细末等[9]。三是在茶叶精制过程中要注意卫生，调整精制工具的金属组成。含有铅元素的茶叶制作工具，无疑会在制作过程特别是揉捻茶叶中增加茶叶的铅含量；另外，空气中的扬尘和灰尘的铅含量是茶叶铅含量的几十倍乃至上百倍，所以在制作过程中要注意卫生，防治灰尘或扬尘和茶叶发生混合，增加茶叶的铅含量。四是生产商在茶叶的包装过程中也应重视铅污染的防治，特别是对于包装材料的选择应符合国家标准，因为成品茶叶的包装材料能够与茶叶发生直接接触，容易导致成品茶叶中铅含量的不必要增长。

4 结语

茶叶是我国重要的农产品之一，内需和外销的数量都非常大，茶叶的安全不但影响我国农业经济的长足发展，更是关系到人们的身体健康。而铅污染是我国茶叶重金属污染的典型污染物之一，所以对茶园土壤—茶树系统的铅污染防治显得十分必要。本文以铅污染的来源为基础，从土壤修复、茶园选址、施肥方式和茶叶加工等多个角度对这一问题提出了相关建议，希望对铅污染的防治有所裨益。

参考文献

[1]黄云英.茶叶中铅污染途径及控制措施[J].植保土肥，2010（12）：30.

[2]石元植.茶树中铅元素的吸收积累特性及污染来源研究[D].杭州：浙江大学，2003.

[3]徐华勤，肖润林，宋同清，等.稻草覆盖与间作三叶草对丘陵茶园土壤微生物群落功能的影响[J].生物多样性，2008（2）：166-174.

[4]周俊.茶园土壤酸化条件下铅在土壤—茶树系统中的行为研究[D].南京：南京农业大学，2005.

[5]康孟利，薛旭初，骆耀平，等.茶树与土壤中铅的存在形态与分布[J].浙江农业科学，2006（3）：281-282.

[6]宗良纲，周俊，李嫦玲，等.不同生长期茶树对土壤中铅的吸收及体内运移特性研究[J].植物研究，2007（9）：597-598.

[7]李小兵.茶树铅累积分布规律初步研究[J].茶叶科学技术，2006（4）：20-22.

[8]王烁.浅谈土壤中铅污染的防治[C]//中国环境科学学会学术年会论文集，2011.

[9]韩文炎.西湖龙井茶铅污染成因及治理技术研究[D].杭州：浙江大学，2006.

[10]韩文炎.茶叶铅污染来源及控制技术研究[C]//中国茶叶学会、台湾茶协会.第四届海峡两岸茶业学术研讨会论文集，2006.