贵州石阡苔茶产区土壤和茶叶中重金属的监测与污染评价
2020-12-30谢再波李干蓉王先华伍春艳全丽王仁强小燕
谢再波 李干蓉 王先华 伍春艳 全丽 王仁 强小燕
摘要 采集贵州铜仁石阡苔茶3个重点产茶区的土壤和茶叶样品，用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定样品中的砷、镉、铬、铜、铅、汞、镍、锌等重金属含量，根据当前相关标准，采用单因子污染指数法、Nemerow综合污染指数法进行分析评价。结果表明：茶园土壤中8种重金属含量均未超标，未受重金属污染;相应土壤生长的茶叶未受到重金属污染，符合国家绿色、有机、无公害的标准，研究区具有发展无公害农产品和绿色食品茶叶的土壤环境条件。
关键词 石阡苔茶;重金属;污染评价
中图分类号：X132 文章标识码：A 文章编号：2095–3305（2020）06–0–02
DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.06.072
茶产业是贵州现代农业第一产业和贵州省第一出口农产品，是助推脱贫攻坚和农村经济发展的重要推手。2019年，贵州省茶叶产量达40.1万 t，总产值451.2億元，茶园面积700万亩，连续七年居全国第一[1]。《贵州省十大千亿级工业产业振兴行动方案》指出，到2022年，茶叶制品总产值要达到600亿元以上，同时要按绿色、有机、无公害要求，建立原料和加工产品可追溯的质量控制体系。
贵州省石阡县拥有良好的生态环境条件，是贵州省高品质茶——石阡苔茶的重要产区、标准化茶园建设重点地区。为全面弄清石阡产茶区茶园土壤和茶叶中重金属的污染现状，本研究对该地区茶园中土壤和茶叶的重金属含量进行监测和污染评价，以期为防治重金属污染、茶叶规划种植以及贵州茶叶品牌建设提供理论支持。
1 材料与方法
1.1 样品采集
对贵州省铜仁市石阡苔茶产区聚凤乡、五德镇内3个重点产茶区6个茶园（研究区）中的土壤和茶叶进行采样。每个茶园设6个取样点，每个取样点取2个混合样，根据土层厚度分别取0～20 cm、20～40 cm混合样，共采集土壤样品72个，缩分后混合样12个，研磨过100目筛，用于重金属的测试分析。
采集土壤的同时，在相应位置采集对应土壤中茶树的茶叶样品，茶叶样品与土壤样品的采集比例为1∶2。采集时间选择在夏季，主要采集绿茶叶片，共采集茶叶样品36个，缩分综合后混合样6个，茶叶样品经干燥、粉碎、过20目筛后密封备用。
1.2 测定方法
土壤和茶叶经高压密封罐高温消解后定容，采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）进行测定。试剂：稀硝酸、盐酸，检测仪器：制备好的试样用稀硝酸缓慢冷消解约8 h后，在石墨炉上于85℃加热15 min，然后在115℃下加热2 h;随后冷却并用盐酸定容，再用等离子体发射光谱和质谱仪综合分析。
1.3 评价方法与标准
1.3.1 重金属污染评价方法 采用单因子污染指数法和Nemerow综合污染指数法。单因子污染指数法：根据不同的Pi值范围<0.7、0.7～1.0、>1.0，将质量等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，等级分为清洁、尚清洁、超标。Nemerow综合污染指数法：根据不同的PN值范围PN≤0.7、0.7
1.3.2 重金属污染评价标准 土壤中重金属污染采用《绿色食品产地环境技术条件》《无公害食品茶叶产地环境技术条件》和《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》进行评价[2-4]。农用地土壤污染风险筛选值（pH≤5.5）：As（40 mg/kg）、Cd（0.3 mg/kg）、Cr（150 mg/kg）、Cu（50 mg/kg）、Pb（70 mg/kg）、Hg（1.3 mg/kg）、Ni（60 mg/kg）、Zn（200 mg/kg）。茶叶中重金属污染采用《茶叶中铬、镉、汞、砷及氟化物限量》《食品中污染限量》《绿色食品茶叶》等进行评价[5-7]。综合以上标准，取最新最严标准值作为评价标准值：砷（<0.5mg·kg-1）、镉（<0.5mg·kg-1）、铬（<5mg·kg-1）、铜（<30mg·kg-1）、汞（<0.3mg·kg-1）、铅（<2mg·kg-1）。
2 测定结果与分析
2.1 土壤样品总体重金属含量情况
石阡苔茶产区土壤类型大部分为红黄壤、黄棕壤，pH在3.92～5.45，平均值为4.49，偏酸性[8]。因此，重金属的评价按酸性级别进行。8种重金属在6个茶园土壤中含量均未超标，但不同乡镇的茶园中含量有所差异，重金属含量波动最大的为五德镇A、五德镇B茶园的镉，变异系数75%、42%（表1）。
2.2 土壤环境质量和污染指数评价
根据相关标准，以Nemerow综合污染指数（PN）为评价指标进行划分。根据单因子污染指数分析，研究区土壤样品中重金属污染均未超标，且8种重金属的单因子污染指数最小为0.18，最大为0.79，说明土壤未受重金属污染;但五德镇B区的Cd和Cu的单因子污染指数值超过0.70，分别为0.71、0.79，该区的单因子污染水平为尚清洁。
根据Nemerow污染指数分析，聚凤乡、五德镇A区茶园土壤的PN值分别为0.65、0.70，均≦0.70，在安全、清洁的范围内，土壤环境质量等级为Ⅰ级，表明土壤未受重金属污染;五德镇B区茶园土壤的PN值为0.82，在警戒、尚清洁的范围，土壤环境质量等级为Ⅱ级，应当引起重视（表2）。
2.3 茶叶中重金属污染评价
根据相关标准和茶叶中各重金属含量，计算单因子污染指数和Nemerow污染指数，研究所采集的样品基本符合一级产品的标准，即单项污染指数PN<0.7，Nemerow指数PN<0.7。符合国家绿色、有机、无公害的标准，但值得注意的是，聚凤乡茶园中茶叶样品Pb的含量为1.54 mg/kg，接近标准规定的2.0 mg/kg，单项污染指数Pi=0.77，该产茶区Nemerow指数PN=0.59，相比其他茶园偏高（表3）。
3 结论
研究区土壤重金属污染均未超标，含量在各乡镇茶园的土壤中有所差异，8种重金属的单因子污染指数值较小，总体表明土壤未受重金属污染，具有发展无公害农产品和绿色食品茶叶种植的土壤环境条件。研究区茶叶未受到重金属污染，符合国家绿色、有机、无公害的标准。尽管研究区土壤和茶叶并未受到重金属污染，但五德镇B区茶园土壤的PN值为0.82，在警戒、较为清洁的范围，Nemerow指数PN=0.59，相比其他茶园略高。因此，建议采取有效措施，进一步调查茶园的污染源和土壤背景值，优化茶园规划和工业布局，加强茶农科普教育，科学防虫施肥，保持土壤环境条件，以确保茶叶生产的优质高效。
参考文献
[1] 陈江妃，谢再波，马鹏彪，等.貴州石阡茶叶中微量元素的调查及分析[J].时代农机，2019，46（9）：36–37.
[2] 中华人民共和国农业部.NY/T 391—2000.绿色食品产地环境技术条件[S].北京：中国农业出版社，2000.
[3] 中华人民共和国农业部.NY 5020—2001.无公害食品.茶叶产地环境条件[S].北京：中国农业出版社，2001.
[4] 生态环境部国家市场监督管理总局.GB 15618—2018.土壤环境质量.农用地土壤污染风险管控标准（试行）[S].北京：中国标准出版社，2018.
[5] 中华人民共和国农业部.NY659—2003.茶叶中铬、镉、汞、砷及氟化物限量[S].北京：中国农业出版社，2003.
[6] 中华人民共和国卫生部.GB2762—2005.食品中污染限量[S].北京：中国标准出版社，2005.
[7] 中华人民共和国农业部.NY/T288—2012.绿色食品茶叶[S].北京：中国农业出版社，2012.
[8] 陈玲.贵州铜仁茶区茶园土壤主要养分调查分析[J].江苏农业科学，2018，46（11）：271–275.
责任编辑：黄艳飞
Monitoring and Pollution Assessment of Heavy Metals in Soil and Tea in Shiqiantai Tea Producing Area of Guizhou Province
XIE Zai-bo et al（Tongren Polytechnic College， Tongren， Guizhou 554300）
Abstract Soil and tea samples were collected from three key tea producing areas of Shiqian tea in Tongren，Guizhou Province.The contents of arsenic， cadmium， chromium，copper，lead，mercury，nickel，zinc and other heavy metals in the samples were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）.The results showed that the contents of eight heavy metals in tea garden soil were not over the standard and were not polluted by heavy metals;meanwhile，the tea growing in the corresponding soil was not polluted by heavy metals，which met the national green，organic and pollution-free standards.The study area has the soil environmental conditions for the development of pollution-free agricultural products and green food tea.
Key words Shiqian tea; Heavy metal; Pollution assessment
基金项目 铜仁市科技计划项目（铜市科研[2018]35号、铜市科研[2020]115号）。
作者简介 谢再波（1983–），男，博士研究生，研究方向：土壤地球化学、油气地球化学。
收稿日期 2020–06–19
