杭州西湖周边绿茶茶园土壤重金属含量检测与污染评价*

张志学 ， 陶星名

（杭州万向职业技术学院，浙江 杭州 310023）

绿茶作为我国茶叶的主要种类，深受国人喜爱。龙井茶作为绿茶中的佼佼者，更是驰名中外，而龙井茶中最为有名的就是西湖龙井。本文选取杭州市西湖周边三块茶叶种植地作为研究分析对象，通过对研究区域土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co等9种重金属元素含量进行检测，运用单因子污染指数法和Nemerow综合污染指数法对土壤中重金属污染情况进行评价，为茶园土壤的绿色可持续使用，茶叶有机、绿色、安全生产等提供理论依据，形成较好的社会、生态、经济效益[1-2]。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集与制备

1.1.1 土壤样品采集

本次研究土壤样品采自环西湖周边区域，于2019年10月至2020年5月分别选取3处环西湖茶叶种植地，共采集土壤样品30份。为减少污染，样品用木铲采集，采样点数量和位置根据茶园的面积和茶行走向进行确定，但每个茶园采样点不少于6个。采样点确定方法如下：将茶园按茶行走向分成若干个网格（每个网格大小10 m*15 m），网格内采用“S”型布点法，利用GPS定位，采集土层深度为0～15 cm的土壤1 kg[3-5]。对采集的土壤进行装袋并贴好标签带回实验室，样品标签采用采样点编号＋数字进行编排，如JYJ-01。

1.1.2 土壤样品制备

土壤样品经室内一周自然风干后，用木棒碾碎，去渣，然后用研钵研磨过200目筛，贮存于清洁的磨口玻璃瓶中备用。

1.2 试剂与设备

检测试剂使用优质纯浓盐酸、氢氟酸、浓硝酸、高氯酸，蒸馏水用娃哈哈纯净水替代，多元素重金属标准溶液购于国家有色金属及电子材料分析测试中心，临用前按需求配制成所需浓度进行使用。

1.3 检测项目及方法

土壤样品分析方法参照《土壤农业化学分析方法》[6]，准确称取土壤样品0.5 g（精确到0.1 mg），放置聚四氟乙烯坩埚中，加少许蒸馏水润湿，先后加入6 mL浓HNO3、2 mL HF、2 mL浓HCl、1 mL HClO4置于电热板上加热消解。消解过程中注意观察，防止烧干并经常用坩埚钳转动坩埚，使消解充分，待溶液呈白色或淡黄色的黏稠状即可，冷却后，用5%稀硝酸溶液浸洗并转移定容至50 mL。

样品溶液中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co 9种重金属元素含量用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES5000型，聚光科技）进行测定。

1.4 重金属污染评价

1.4.1 评价方法

土壤中重金属含量的评价方法选用单因子污染指数法和Nemerow综合污染指数法相结合的方法进行综合评价[7-8]。

1）单因子污染指数法。采用下述公式（1）计算单因子污染指数：

式中，Pi为污染物i指数，Ci为污染物i实测值，Si为污染物i标准限值。

2）Nemerow综合污染指数法。用下述计算公式（2）计算Nemerow指数：

式中，P综为Nemerow综合污染指数，Pmax为土壤中所测重金属污染指数最大值，为茶园土壤中重金属的单因子指数平均值。

1.4.2 评价标准

茶园土壤重金属污染评价标准依据国家《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）[9]和农业部标准NY/T 391—2021[10]的重金属限值，并参照中国绿色食品发展中心推荐的土壤污染分级标准对茶园土壤划分等级。

2 结果与分析

2.1 环西湖周边茶园土壤重金属含量

采集环西湖周边三处（编号分别为JYJ、LJC、MJW）茶叶种植园土壤样品共30份，对土壤样品中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co 9种重金属元素含量进行分析，检测结果如表1所示。

从表1中可以看出，环西湖周边3处茶园土壤中各重金属含量不相同，按其平均值大小可知：Zn＞Cr＞Ni＞Pb＞Cu＞Co＞As＞Cd＞Hg。环西湖周边3处茶园土壤中Pb含量在16.9 mg/kg～51.8 mg/kg，最小值来自于编号为JYJ茶园土壤样品，最大值来自于编号为MJW茶园土壤样品，平均值为30.4 mg/kg，均未超过限值；Zn含量在8.0 mg/kg～135.6 mg/kg，最小值来自于编号为LJC茶园土壤样品，最大值来自于编号为JYJ茶园土壤样品，平均值为71.2 mg/kg，均未超过限值；Cu含量在2.0 mg/kg～40.8 mg/kg，最小值来自于编号为LJC茶园土壤样品，最大值来自于编号为JYJ茶园土壤样品，平均值为22.8 mg/kg，均未超过限值；Cd含量在0.01 mg/kg～0.19 mg/kg，最小值来自于编号为MJW茶园土壤样品，最大值来自于编号为JYJ茶园土壤样品，平均值为0.10 mg/kg，均未超过限值；Cr含量在6.0 mg/kg～93.7 mg/kg，最小值来自于编号为MJW茶园土壤样品，最大值来自于编号为JYJ茶园土壤样品，平均值为54.7 mg/kg，均未超过限值；Ni含量在1.0 mg/kg～62.8 mg/kg，最小值和最大值均来自编号为LJC茶园土壤样品，平均值为31.2 mg/kg，均未超过限值；Hg含量在0.00～0.16 mg/kg，最小值来自于编号为MJW茶园土壤样品，最大值来自于编号为LJC茶园土壤样品，平均值为0.07 mg/kg，均未超过限值；As含量在0.0～35.9 mg/kg，最小值来自于编号为MJW茶园土壤样品，最大值来自于编号为JYJ茶园土壤样品，平均值为11.8 mg/kg，均未超过限值；Co含量在9.0 mg/kg～27.9 mg/kg，最小值来自于编号为MJW茶园土壤样品，最大值来自于编号为JYJ茶园土壤样品，平均值为14.7 mg/kg，均未超过限值。

表1 环西湖茶叶种植园土壤重金属含量 单位：mg/kg

依据国家《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）和农业部标准NY/T 391—2021的重金属限值，可知环西湖周边三处（编号分别为JYJ、LJC、MJW）茶叶种植园土壤中重金属含量均在限值以内，说明环西湖周边茶园土壤重金属污染风险较低，满足绿色食品产地环境质量标准要求。

2.2 茶园土壤重金属污染评价

环西湖茶叶种植园土壤中重金属污染评价指数结果如表2所示，单因子污染指数采用每个茶园土壤中重金属含量的平均值进行计算。

表2 环西湖茶叶种植园土壤的重金属污染指数

从表2中可以看出，环西湖周边3处茶园土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co 9种重金属的单因子污染指数Pt均小于0.6，说明环西湖周边茶园土壤中的重金属含量都处在清洁安全水平之中；结合表1茶园土壤重金属污染等级分级标准，环西湖周边3处茶园Nemerow综合污染指数平均值为0.58，其中污染指数最大为编号JYJ茶园0.69，最小为编号MJW茶园0.52，均小于0.7，说明环西湖周边茶园土壤环境质量都处于清洁安全级别，土壤环境保护良好，满足NY/T 391—2021中规定的绿色食品产地环境质量要求。

3 结论与建议

1）环西湖周边茶园土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co 9种重金属含量均未超过NY/T 391—2021《绿色食品 产地环境质量》和GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》中土壤环境质量标准，说明环西湖周边茶园土壤重金属污染风险较低，满足绿色食品产地环境质量标准要求。

2）本项目研究的环西湖周边3处茶园土壤中重金属含量波动范围较大，Pb：16.9 mg/kg～51.8 mg/kg、Zn：8.0 mg/kg～135.6 mg/kg、Cu：2.0 mg/kg～40.8 mg/kg、Cd：0.01 mg/kg～0.19 mg/kg、Cr：6.0 mg/kg～93.7 mg/kg、Ni：1.0 mg/kg～62.8 mg/kg、Hg：0.00 mg/kg～0.16 mg/kg、As：0.0 mg/kg～35.9 mg/kg、Co：9.0 mg/kg～27.9 mg/kg，说明环西湖茶园土壤中重金属含量存在着较为显著的差异性，在后续的茶园土壤管理中应侧重于差异化和差别化管理，确保茶园土壤的绿色可持续使用。

3）环西湖周边3处茶园土壤中重金属的单因子污染指数Pi（0.03～0.56）和Nemerow综合污染指数（0.52～0.69）均小于0.7，说明环西湖周边茶园土壤环境质量都处于清洁安全级别，土壤环境保护良好，满足绿色食品产地环境质量标准要求。

4）环西湖周边编号为JYJ、LJC茶园的土壤Nemerow综合污染指数分别为0.69和0.65，均接近于0.7，接近土壤污染的警戒线，在后续的茶园土壤管理工作中应予以重视。