雷山县乌东茶园土壤重金属污染评价

郭琳 文雪峰

[摘 要] 对贵州省雷山县乌东茶园土壤重金属As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu采用农用地土壤污染管控标准、单因子指数、内梅罗综合污染指数和土壤重金属潜在生态风险的方法进行评价，表明土壤重金属As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的含量均未超标，属于安全级，目前土壤未受到任何污染，研究区处于轻微的潜在生态风险区域，总体来看，土壤环境质量整体良好。

[关键词] 土壤;重金属;污染评价;乌东茶园

[中图分类号] X825 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909（2020）29-110-3

茶成为人们喜爱的饮品之一，不仅是因为具有独特风味，而且茶对人体有保健功效。人体所需的86种元素，茶叶含有28种之多，所以茶是人体营养元素的补充源[1-5]。土壤受到重金属污染或土壤母质中重金属含量较高时，土壤中的重金属可以通过茶树根系的吸收迁移到植物体内，或向下层土壤移动，如果土壤中重金属含量大，茶树对重金属的吸收会增多，从而导致茶叶中重金属残留对人体产生危害[6-9]。重金属污染不仅对土壤系统造成不利影响，而且会威胁饮茶安全。因此，开展茶园土壤重金属污染评价，查清土壤污染状况，促进茶园土壤资源可持续利用具有重要意义。

目前，土壤重金属污染评价方法主要有内梅罗综合指数法、单因子指数法及潜在生态风险指数法等。单因子指数法能直观地反映土壤环境中各项污染指标的污染程度，内梅罗综合指数法可以全面反映各重金属的综合污染水平，潜在生态风险指数法可评价重金属对土壤生态环境的危害程度。我国茶园土壤重金属空间异质性很强，特别是山区，茶园土壤重金属背景值和累积情况有很大差异，复杂的地质背景引起区域茶园土壤重金属背景含量也较高[4]。

本文以雷山县优质茶园产区之一的乌东茶园为研究区，通过实地的野外踏勘、查清茶园与地层的对应关系，挖取剖面、对土壤剖面进行采样及重金属元素测试。主要针对与人体危害较为严重的砷（As）、铬（Cr）、镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）和铜（Cu）6种重金属元素利用内梅罗综合污染指数法、单因子污染指数法及潜在生态风险指数法对重金属元素进行综合分析，从而确保茶叶安全生产，为提高优质茶叶质量提供科学参考。

1 研究区概况

雷山县乌东村乌东茶园地处东

经108°05′～108°24′、北纬26°15′～26°32′，海拔1 300～1 500 m，南至雷山县高岳山，西抵雷山乌尧一线，东达台江县乌迷寨，年平均气温12.4 ℃，属于亚热带湿润季风气候，常年温暖湿润，冬暖夏凉;年平均气温为12.4 ℃左右，降水较多，年均降水量1 375 mm，年均日照时间1 225 h，受季风影响降水多集中于夏季。境内各地阴天日数一般超过150 d，常年相对湿度在70%以上，有利于动物繁殖、植物生存，更适合人们居住。

乌东茶园岩石为紫色砂岩，土壤层深度为110.00 cm，产状平缓，倾角10°～20°，土壤主要为黏土。土壤肥力较高，矿物元素含量高，比较适合茶树生长。

2 工作方法

2.1 样品采集

在茶园区选择具有代表性的地点挖取土壤剖面，在剖面根据土壤分层进行土壤样品的采取，每层采集1个样品，采集时除去根系、石块、新生体等杂物，同时根据土壤厚度以10 cm左右作为一层，并从下至上依次采集，从而防止上层土壤对下层土壤造成污染。在乌东茶园挖取1个土壤剖面，每个剖面取10个土壤样品，共取30个样品。土样品根据选取剖面的实际情況（土层厚度、颜色和质地等）确定采样位置并采取约1 000 g。

2.2 样品测试

2.2.1 测试项目。铅、镉采用《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》（GBT 17141—1997）测定，汞采用《土壤质量 总汞的测定 冷原子吸收分光光度法》（GB T 17136—1997）测定，砷采用《土壤质量 总砷的测定 硼氢化钾-硝酸银分光光度法》（GB T 17135—1997）测定，铬采用《土壤质量 总铬的测定 火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17137—1997）测定，铜采用《土壤质量铜、锌的测定火焰原子吸收分光光度法》（GB/T17138—1997）测定。

2.2.2 分析方法。元素含量用ICP-MS（Finnigan MAT公司ELEMENT型扇形磁场双聚焦高分辨电感耦合等离子体质谱）测定，由广州澳实分析检测有限公司分析中心完成[10]。

2.2.3 数据处理。采用Excel 2016和SPSS 19.0软件进行数据整理和计算。相关图件使用CoreDraw制图软件编绘。

3 土壤重金属污染评价方法

土壤重金属评价以单因子污染指数为主，通过土壤重金属单因子指数评价，可以确定主要的污染物和污染程度，一般以污染指数来表示，便于各污染物之间的比较。但单因子污染指数法只能反映各个污染物的污染程度，不能全面和综合地反映茶园土壤的污染程度，因此评价一定区域土壤同时被多种重金属污染时，需要将单因子污染指数按一定方法综合起来进行评价，即内罗梅综合污染指数评价法。内罗梅综合污染指数法同时兼顾了单因子污染指数平均值和最高值，可以突出污染较重的污染物的作用，能给较严重的污染物以较大的权值，能较全面地反映土壤环境的总体质量，从而客观地对茶园土壤环境状况进行评价[9]。

根据《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》（GB 5618—2018）（见表1），选择As、Cr、Cd、Hg、Pb、Cu共6种重金属元素作为评价指标，利用单因子指数法（见表2）、内梅罗综合污染指数法（见表3）和潜在生态风险指数法（见表4）对重金属元素进行综合评价[4]。

4 结果与分析

4.1 土壤重金属含量特征

研究区土壤重金属含量结果见表5。由表5可得，重金属As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu含量平均值分别为17.91、49.25、0.03、0.15、40.33 μg/g和15.17 μg/g，与全国土壤中重金属元素背景值比较，Cd的平均值与全国Cd背景值近似一致，Cr和Cu均值低于全国背景值，其他4种重金属均值都高于全国背景值，说明这4种重金属元素均出现了不同程度的富集，其中Hg富集明显，为全国土壤背景值的2.14倍。

研究区土壤重金属元素As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu平均含量从大到小依次为Cr>Pb>As>Cu>Hg>Cd，与最新发布的《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）（见表1）相比，茶园土壤重金属As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的含量均未超标，整体来看，乌东茶园土壤质量整体良好。

变异系数能反映重金属含量在采样点的分布状况[1]。研究区土壤中重金属As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的变异系数分别为0.61、0.32、0.33、0.63、0.54和0.16。其中，As、Hg和Pb的变异系数均大于0.50，说明研究区重金属元素As、Hg、Pb在空间分布有一定的随机性和差异性;Cr、Cd和Cu的变异系数均小于0.50，说明研究区重金属元素Cr、Cd、Cu在空间分布比较均匀。

4.2 土壤重金属污染指数特征

利用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法对茶园土壤重金属进行分析评价，结果见表6。由表6可知，乌东茶园土壤中重金属元素单因子指数从大到小依次为Hg>As>Cr>Pb>Cd>Cu。与表2单因子指数分级标准相比，研究区土壤重金属As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的单因子污染指数均低于1.0，单因子污染指数最大值是As=0.55，最小值是Cu=0.07，表明研究区土壤未受污染，总体土壤环境质量良好。研究区土壤中6种重金属元素的内梅罗综合污染指数是0.54，与表3相比，内梅罗综合污染指数小于0.70，研究区属于1级安全级，表明研究区土壤总体上属于茶叶安全生产区，土壤目前未受到任何污染，土壤环境质量良好。

4.3 土壤重金属潜在生态风险指数特征

以全国土壤重金属元素背景值作参考标准（见表5），计算茶园土壤重金属单因子潜在生态风险系数，结果见表7。由表7可知，土壤中As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu重金属潜在生态风险系数均值分别为16.00、1.62、8.03、92.20、7.36和3.34，从大到小依次为Hg>As>Cd>Pb>Cu>Cr，表明茶园土壤中各重金属元素对土壤潜在生态风险程度存在差异。与土壤重金属潜在生态风险分级标准（见表4）相比，Hg元素达到强潜在生态风险程度，其余重金属元素As、Cr、Cd、Pb和Cu潜在生态风险系数的最大值未超过40，表现轻微潜在生态风险，从各样点看，6种重金属的潜在生态风险均为轻微程度，只有Hg达到强度的生态风险比例为50%，这跟其毒性响系数最大有关系，Hg的毒性响应系数为40，但主要以轻微的潜在生态风险为主，影响乌东茶园土壤潜在生态风险的主要元素为Hg。总体来看，研究区处于轻微的潜在生态风险。

5 结论

①研究区土壤重金属As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu平均含量从大到小依次为Cr>Pb>As>Cu>Hg>Cd，与最新发布的《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）相比，茶园土壤重金属As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的含量均未超标，整体来看，乌东茶园土壤质量整体良好。

②研究区As、Hg和Pb的变异系数均大于0.50，说明研究区重金属元素As、Hg、Pb在空间分布有一定的随机性和差异性，Cr、Cd和Cu的变异系数均小于0.50，說明研究区重金属元素Cr、Cd、Cu在空间分布比较均匀。

③研究区土壤重金属As、Cr、Cd、Hg、Pb和Cu的单因子污染指数均低于1.0，内梅罗综合污染指数是0.54，小于内罗梅综合污染指数安全级值0.7，该研究区土壤属于安全级，表明研究区土壤目前未受到任何污染，总体上土壤环境质量良好。

④研究区主要以轻微的潜在生态风险为主，影响研究区潜在生态风险的主要元素为Hg。总体来看，研究区处于轻微的潜在生态风险区域。

参考文献

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基金项目：贵州省科学技术基金黔科合J字[2014]2072号，贵州省变质岩区优质茶叶产地地质背景研究。

作者简介：郭琳（1990—），女，硕士在读，研究方向：农业资源利用。

通信作者：文雪峰（1982—），男，博士，副教授，研究方向：农业资源与环境。