盘州市三大茶区土壤重金属和砷的监测与评价

李 煜 丁超 田茂军

摘要    为了研究盘州市老厂、火铺、保基3个乡镇土壤中铜（Cu）、铬（Cr）、镉（Cd）、铅（Pb）、汞（Hg）5 种重金属和砷（As）的浓度及污染水平，用多点采集混合法制得72份土样进行测定、分析。结果表明，盘州市三大茶区大部分的土壤质量符合无公害茶园土壤环境标准，但个别区域因重金属和砷的含量较高，不宜种植无公害有机茶叶。火铺、老厂2个乡镇茶区土壤的单因子污染指数和综合污染指数均<1，表明其土壤未受到重金属和砷的污染，属安全、清洁水平;保基乡茶园土壤因重金属（Cd）单项污染指数>1，综合污染指数介于0.7～1.0之间，即茶区土壤和作物已被重金属（Cd）轻度污染，综合污染级别属警戒范围。

关键词    茶园土壤;重金属;砷;评价;贵州盘州

中图分类号    S571.1        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）22-0110-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    In order to study the concentration and pollution level of five heavy metals including copper（Cu），chromium（Cr），cadmium（Cd），lead（Pb），mercury（Hg）and arsenic（As）in Laochang Town，Huopu Town and Baoji Town of Panzhou City，72 soil samples were collected by multi-point collection and mixing method for determination and analysis. The results showed that the soil quality of most areas in Panzhou City′s three tea areas conformed to the environmental standard of pollution-free tea garden. However，due to the high contents of heavy metals and arsenic in some areas，it was not suitable to cultivate pollution-free organic tea. The single factor pollution index and comprehensive pollution index of the soils in Huopu Town and Laochang Town were both less than 1，indicating that the soils were not polluted by heavy metals and arsenic and were safe and clean. The single pollution index of the soils in Baoji Town was greater than 1，and the comprehensive pollution index was 0.7-1.0，indicating that the soils of tea areas and crops had been slightly polluted by heavy metals（Cd），and the comprehensive pollution level was within a warning range.

Key words    tea garden soil;heavy metal;arsenic;evaluation;Panzhou Guizhou

茶葉是三大饮品之首，是传统的天然饮料，在我国作为一种重要的经济作物而被广泛种植。近年来，随着大众环保知识的普及和茶叶消费水平的提高，消费者对茶叶的品质要求也由合格向绿色无公害的高品质方向发展。茶叶品级也由过去的特级、1级、2级、3级向绿色无公害、有机茶方向发展。同时，国家对茶产品的各项物性指标，如农药残留量、重金属含量、有害微生物浓度等，制定了相关标准，限定了这些物性指标在茶叶及茶叶种植土壤中的最高含量，从源头控制茶叶——食品饮用安全。

土壤是茶叶品质的根本保障[1-2]，茶叶种植园内土壤沉积的重金属来源广泛复杂，可通过大气沉降、施肥、矿物质分解、雨水淋浴等自然或人类活动方式进入土壤并沉积于此，通过茶叶根系生化作用，迁移富集于茎、叶[3]。因此，茶园土壤中重金属含量的高低，直接关乎茶叶卫生质量及等级的评定。因此，监测评价茶叶种植园区土壤中重金属元素含量就显得尤为重要。

盘州境内海拔1 300～1 900 m，属亚热带季风气候区，年均温度14 ℃，年降雨量1 200～1 500 mm，光照辐射总量为80～100 J/cm2。因其气候特别适合高海拔绿茶的生长，所以当地有久远的茶叶种植史。为了适应社会的发展和市场的需要，打造地域特色品牌，提升茶叶品质，助力茶农增收，本研究采用GPS定位于盘州市老厂、保基和火铺3个乡镇。共采集、制取72个土壤试样，测定分析72个试样中Cu、Cr、Cd、Pb、Hg及As的浓度，并依据《无公害食品茶叶产地环境条件》和《有机茶产地环境条件》的要求，对3个乡镇供试茶园中土壤重金属环境质量进行评价，旨在为盘州3个乡镇的茶园建设规划提供数据支撑，推进贵州西部山区新农村茶产业发展。

1    材料与方法

1.1    试验材料

2018年，采用蛇型采样法布点，取0～20 cm的研究区茶园土壤，现场多点混合，四分法弃多余土壤，余留0.5 kg置于密封PVC袋中（共72个土壤试样）带回，经除杂物、风干、磨碎过100目筛，制成72个土壤试样，供本研究分析测定。

1.2    测定方法

茶园土壤中的Cu、Cr、Cd、Pb、Hg及As含量测定方法参照《土壤检测分析实用手册》[4]。

1.3    茶树土壤重金属环境评价

采用将单项污染指数法和综合污染指数法相结合，对盘州3个乡镇的茶叶种植基地的土壤进行评价，其结果和公式如下所示：

式（1）中，Pi—污染物i的单项污染指数;Ci—污染物i的实际浓度;Si—污染物i的评价标准。

式（2）中，FF—土壤重金属综合污染指数;Pmin—单项污染指数最小值;Pi—单项污染指数平均值。

以《无公害食品茶叶产地环境条件》（NY/T 5020—2001）和《有机茶产地环境条件》（NY 5199—2002）为标准，对老厂、保基和火铺茶园土壤进行评价。质量标准如表1所示。

1.4    茶园土壤重金属污染分级标准

依照中国绿色食品发布的土壤综合污染指数等级划分标准（表2）对盘州市老厂、保基和火铺3个乡镇的茶园土壤重金属环境质量现状进行评价。

2    结果与分析

2.1    盘州三大乡镇茶园土壤5种重金属和As的含量

对盘州火铺、保基、老厂3个乡镇72个茶园土壤研究试样中重金属和As进行测定，得到土壤Cd、Cr、Hg、Pb、Cu和As的实测含量，结果见表3。以NY/T 5020—2001中各重金属元素浓度限值与表4结果相对照，可知盘州市三大乡镇茶园土壤中Cd、Cr、Hg、Pb、Cu和As的平均浓度均低于无公害茶园土壤环境质量要求的限值，适合发展无公害绿色茶叶产业。

火铺镇茶园土壤中，有5.9%试样中Cd含量（≥0.3 mg/kg）较高，超过NY/T 5020—2001质量标准，其余4种重金属和As含量均符合无公害茶园土壤质量要求。其中，Cr、Hg、As符合NY 5199—2002质量标准，合格率为100.0%;而Cu的合格比例最低，仅为11.8%。火铺镇茶园中Cd在土壤中变异系数最大（163.9%），含量差异显著;Cu变异性最小（25.19%），分布较平均。

保基茶园23个试样中，重金属Cu、Cd、Cr、Hg、Pb和As含量符合生产无公害绿色茶叶的比例为100.0%、58.8%、100.0%、88.0%、100.0%和82.3%，达到生产有机茶叶标准的比例为71.5%、35.3%、64.7%、58.2%、100.0%和82.3%。其中，金属Cd的合格率最低，这可能是贵州土壤中Cd的高背景值造成的[5-7];Cr的含量较低，满足有机茶生产的要求。保基茶园23个试样中，5种重金属和As的变异系数均>50%，尤其是Cu的变异性最大（变异系数为130.00%），表明这6种元素在保基各茶园土壤中含量分布变化大，存在明显的空间差异。

老厂乡供试茶园土壤试样中只有Cu和Pb含量低，符合无公害茶叶的生产，其余Cr、Hg、Cd 3种重金属和As都存在不同程度超标的现象，不合格率为11.9%、11.1%、5.9%和27.8%。Cr、Hg、Cd和As变异系数均>50%，含量不均，空间分布差异性显著。

2.2    三大乡镇茶园土壤重金属污染评价

以表3茶园土壤重金属污染分级标准对火铺、保基和老厂72个土壤试样进行测定，结果见表4。

就土壤单项污染指数可知，仅是重金属Cd（PCd=1.16>1）对保基茶园土壤造成了轻度污染，其余4种重金属和As均未对研究区内茶园土壤造成污染;火铺镇和老厂乡的综合污染指数FF均小于0.7，说明2个乡镇的茶园土壤未受到重金属污染，属安全、清洁级别;保基乡茶园土壤综合污染指数（FF=0.90）介于0.7～1.0之間，土壤环境尚清洁，但已在警戒线上，应引起相关单位重视，做到慎重选地、科学规划、绿色种植。

3    结论

（1）盘州三大乡镇研究区内绝大部分茶叶种植土壤中5 种重金属和砷（As）浓度均低于NY/T 5020—2001土壤环境限量值，部分茶区土壤满足NY 5199—2002质量标准，可适时发展有机茶叶的种植。但也存在因区域差异而超标的现象，其中火铺镇主要是金属Cd超标，超标率为5.9%;保基乡23个研究试样中，Cd、Hg、As含量超标，超标率分别为41.02%、11.98%和17.79%;老厂乡试样中As、Cr、Hg和Cd 4种元素浓度超过限量值，不合格率分别为27.8%、11.9%、11.1%和5.9%。

（2）Cr、Hg、Pb和As在保基茶园和老厂茶园土壤试样中变异系数均在50%以上，说明这4种元素在研究区域内浓度分布不均，空间差异明显;且保基茶园土壤中Cu、火铺茶园土壤中Cd的变异系数都远大于100%，浓度差异性明显，空间分布差异性突出。

（3）结合单项污染指数（PI）和综合污染指数（FF）可知，火铺、老厂2个乡镇研究区茶园土壤试样未受到重金属和砷污染，属安全、清洁水平。但重金属Cd已对保基乡研究区茶园土壤和茶叶作物造成了轻度污染，土壤整体环境质量虽清洁，但已处于警戒范围，需引起高度重视。因此，当地茶农与相关部门需加强对茶园科学施肥、用药的管理，及时对茶园周边环境“三废”进行治理。强化土壤环境质量管护是茶叶品质的根本保障，依据土壤的物性指标及重金属的含量，以无公害土壤环境质量要求为标准，科学规划、科学管理，大力发展无公害、有机高品质的茶叶产品，提升茶叶产业的经济价值。

4    参考文献

[1] 周国兰，罗显扬，赵华富，等.贵州凤冈县宜茶区土壤重金属含量状况及评价[J].茶叶，2010，36（3）：152-155.

[2] 黄莹，景金泉，肖旭，等.南京市茶园土壤重金属分布特征及污染评价[J].广东农业科学，2017，44（10）：46-51.

[3] 李张伟.粤东凤凰山区茶园茶叶重金属含量的调查和污染评价[J].环境科学与技术，2010，33（9）：183-186.

[4] 刘凤玲，马锦秋.土壤检测分析实用手册[M].北京：化学工业出版社，2010.

[5] 张清海，龙章波，林绍霞，等.贵州农业非点源污染土壤重金属含量特征及区域差异性研究[J].中国环境检测，2011，27（1）：88-91.

[6] 胡家琴，张珍明，张清海，等.贵州鸟王茶产地土壤与茶叶中微量元素含量的相关性[J].贵州农业科学，2014，42（12）：79-83.

[7] 方重华，付舜珍，何亚琳.贵州省土壤环境背景值图的编绘研究[J].中国环境监测，1992（5）：59-60.