福建省茶園土壤環境質量現狀研究

楊冬雪

福建省茶園土壤環境質量現狀研究

楊冬雪

福建省環境監測中心站

采集福建省閩東、閩南、閩北、閩中四大茶區107個土壤樣本，監測了土壤營養元素，無機元素，重金屬污染物，有機氯、多環芳烴、酞酸酯等有機污染物共39項指標，研究結果表明，福建省茶園土壤有機質和氮素供應較充足，硒總體水平較高；土壤酸化嚴重，缺鉀、錳、銅元素；金屬最大超標率排序結果：鉛(9.3%)、有效鉛(7.5%)、釩(4.7%)、有效鎘(3.8%)、鈷＝硒＝鎘(2.8%)、汞＝鋅＝鎳(0.9%)；金屬最大超標倍數為硒1.89倍，汞1.83倍，鉛1.15倍，鎘1.13倍，有效鉛1.06倍，有效鎘1.09倍；六六六、滴滴涕殘留合格率100％；多環芳烴（PAHs）合格率 97.8%；鄰苯二甲酸二正丁酯（DnBP）合格率97％，其余的5個組分合格率100％； 83.18％的茶園土壤為污染程度為安全，污染水平為清潔。

福建茶園 土壤環境質量 營養元素 無機污染物 有機污染物 評價

茶是一種有益健康的飲料，進入21世紀，隨著環球綠色消費的蓬勃興起，人們對茶葉的數量和質量要求不斷提高。因此，在茶園土壤、茶葉生產加工等方面有了很多有益的研究和探討。本文結合全國土壤污染狀況調查項目，通過采集的107個土壤樣本，較全面地調查了福建省茶園土壤環境質量狀況，評價了茶園土壤養分豐缺狀況，摸清了茶園土壤主要污染物，評價了茶園土壤環境質量等級及污染水平，為福建省無公害茶葉、綠色茶葉、有機茶葉產品生產基地建設提供數據支撐。

1 樣品采集與測試

1.1 樣品采集與制備

以《土壤環境監測技術規范》HJ/T166-2004為依據，按照目前福建茶園實際分布情況和面積大小，采集福建省閩東、閩南、閩北、閩中四大茶區107個土壤樣本，土類類型中紅壤占81.3％，水稻土占7.5％，黃壤占7.5％，赤紅壤占3.7％。采樣點設在茶葉生產基地內，每個采樣點按梅花點布點法采集0～20cm、20～40cm土層土樣，采樣量為1kg。采用GPS記錄中心點位置。用于分析有機污染物的樣品只采集0～20cm土層土樣，去除表面雜物，裝入棕色玻璃瓶中，膠帶封口，貼上標簽；其它的樣品采用竹制工具采集0～20cm、20～40cm土層土樣，去除表面雜物，裝入塑料袋，貼上標簽。采樣點位見圖1。多環芳烴、酞酸酯分析土樣貯存于4℃冰箱保存2～3天，其它項目分析土樣按照土壤樣品制備要求風干、粉碎并用四分法分取壓碎樣品，全部過孔徑20目尼龍篩，將上、下層土樣等量混合備用，根據需要再細磨至60目、100目、200目供測試用。

圖1 福建省茶園土壤采樣點位圖

1.2 樣品測試方法

土壤樣品中全氮、堿解氮、有效磷、有效鉀、pH值、有機質、陽離子交換量采用1999年頒布的林業標準，分別為LY/T1228、LY/T1299、LY/T1233、LY/T1236、LY/T1239、LY/T1237、LY/T1243；全磷、全鉀采用X熒光射線法；顆粒組成采用吸管法；鉛、銅、鋅、鎘、錳采用原子吸收法；砷、硒、汞、銻、鉍采用原子熒光光譜法；氟采用離子選擇電極法；有效氟采用水溶液提取離子選擇電極法測定；有效砷、有效硒采用0.5mol/L磷酸二氫鈉提取，原子熒光光譜法測定；有效汞、有效鉛、有效銅、有效鉻、有效鎘、有效錳、有效鎳、有效鋅、有效釩、有效鈷采用0.5mol/L HCL提取原子熒光光譜法和等離子體發射光譜法測定；六六六、滴滴涕采用氣相色譜法；多環芳烴采用USEPA8310高效液相色譜法；酞酸酯采用USEPA8270色譜-質譜聯用儀。按《NY/T395-2000 農田土壤環境質量規范技術要求》全程序空白值測定的批內標準偏差計算得出的檢出限均在方法要求的檢出限以下；使用X射線熒光法測定的全鉀、全磷數據檢出率達100％，符合規范要求(90％為合格)。采用采樣平行、分析平行控制精密度；無機物采用有證標物分析、回收率、實驗室間比對等質控措施，有機物采用有證標物分析、參加能力驗證、質控考核方法控制準確度。

2 結果與評價

2.1 茶園土壤養分水平現狀

土壤氮、磷、鉀、堿解氮、有效磷、有效鉀、有效銅、有效錳、有效鋅、有機質、pH值、陽離子交換量含量高低與茶葉產量、品質關系密切，是茶樹生長、發育必需的營養元素，根據茶園土壤肥力指標和優質高效高產的指標[1]評價得出：

2.1.1福建省茶園土壤有機質整體水平較豐富，堿解氮含量較高，陽離子交換量低，土壤整體偏酸，鉀元素、土壤微量元素錳、銅元素虧缺，有效磷、有效鋅含量高低較平均，見表1。

2.1.2福建省茶園土壤養分豐缺比較：研究區土壤有機質平均含量18.8g/kg、全氮0.850g/kg，與全國水平相當，堿解氮平均含量96.2mg/kg，有效磷15.4mg/kg，高于全國水平；有效鋅＜1.0mg/kg的占20.8%，優于全國水平；有效鉀43.2mg/kg，低于全國水平，也大大低于日本、東非、肯尼亞等國家的平均水平[2]；有效錳＜30mg/kg(嚴重缺錳)的達82.1％，而浙江茶園土壤有效錳＜30mg/kg(嚴重缺錳)的茶園僅占30%以上[3]。

2.1.3硒與植物的生長發育有著密切的關系。根據環境背景值數據手冊，福建茶園土壤硒含量大于0.4mg/kg的高硒茶園占31%，土壤硒含量中等的占32%。可見福建省茶園土壤硒含量總體水平較高，高硒茶園主要分布在寧德和泉州。

2.1.4其它如鈷、鎳、釩、鉍、銻等元素目前尚未被證明是茶葉生長必需的營養元素，相關報道較少，它們對茶樹生長、發育的影響有待研究。

表1 福建省茶園土壤養分分級

2.2 福建省茶園土壤無機元素污染現狀

采用單項污染指數評價方法，依據GB15618-1995（二級）、NY/T853-2004茶園土壤環境質量、DB35/T 859-2008福建省農業土壤重金屬污染分類標準，以及福建土壤背景值[4]，評價福建茶園土壤無機元素污染現狀，結果表明：（1）測定15種無機元素，除了砷、鉻、鎳、釩、氟外，其它金屬元素均較土壤背景值高；（2）金屬總量最大超標率排序結果為：鉛>釩>鈷＝硒＝鎘>汞＝鋅＝鎳；有效態超標率排序結果為：有效鉛>有效鎘，見表2；（3）金屬最大超標倍數為：硒1.89倍，汞1.83倍，鉛1.15倍，鎘1.13倍，有效鉛1.06倍，有效鎘1.09倍。（4）依據超標率、超標倍數，結合金屬生物毒性響應因子系數，參考值Hg(40)，Cd(30)，Pb(20)，Cr(15)，As(15)，Cu(10)，可以得出福建茶園土壤主要無機污染物為鉛、鎘；汞為茶葉“三品”嚴格控制的污染物，應重點監控；其它如釩、鈷、硒、鋅等元素雖然是茶葉生長的營養元素或是與茶樹生長密切相關的元素，但超標會影響茶樹生長、發育，應適當關注；鉍、銻缺少評價標準，有待進一步研究。

表2 茶園土壤無機元素超標率統計表

2.3 福建省茶園土壤有機污染物狀況

福建茶園土壤六六六總量ND～15.85μg?kg-1，滴滴涕總量0.03～62.76μg?kg-1,符合國家土壤環境質量標準(GB15618- 1995)中的二級標準含量(六六六總量：500μg?kg-1，滴滴涕總量：500μg?kg-1)，與四川、安徽、江蘇、湖南、湖北等省茶園數據比較，福建省茶園土壤六六六（HCHs）和滴滴涕（DDTs）農藥殘留整體上處于相對較低的水平，見表3；與1997年福建茶園土壤數據比較，HCHs和DDTs殘留有所下降，但DDTs殘留部分有新引入茶園的，可能與滴滴涕或三氯殺螨醇產品的使用有關[5]，應引起高度重視。

福建茶園土壤多環芳烴（PAHs）總量在0.622μg/kg～812μg/kg之間，平均為48.4μg/kg，見表4，按照加拿大農業環境部長會議制定的未超標標準,即土壤中單個PAHs化合物(BaA，Bap，BbF，DBA，IP，Na，Phe，Pyr) 含量不得超過100μg ·kg-1來衡量, 均未超標；以荷蘭土壤中PAHs 含量的標準，即10 種PAHs 化合物(An，BaA，BkF，Bap，Chry，Phe，FluA，IP，Na和BghiP) 含量之和大于1000μg ·kg-1為污染土壤的臨界值,均未超標[6]；但參照荷蘭的標準(Bapeq：32.96μg?kg-1)，合格率 97.8%。

表3 國內土壤OCPs的殘留均值 單位：μg?kg-1

福建茶園土壤酞酸酯類化合物以鄰苯二甲酸二(2-乙基已基)酯(DEHP)和鄰苯二甲酸二正丁酯(DnBP)為主，DEHP檢出率75%，含量范圍在ND～991μg?kg-1之間，合格率100％（DEHP控制值4.35 mg?kg-1）；DnBP檢出率為71%，含量在ND～176μg?kg-1之間，合格率97％（DnBP控制值0.081mg?kg-1）；鄰苯二甲酸二正辛酯(DnOP) 檢出率56%，含量在ND～10.7μg?kg-1之間，合格率100％（DnOP控制值1.2 mg?kg-1）；鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)未檢出。

2.4 福建省茶園土壤環境質量評價

采用綜合因子污染指數評價，對茶園土壤無機元素進行評價，得出：（1）應用不同標準進行評價，綜合污染指數PN≤0.7占83.18%～88.68%，茶園土壤環境質量總體質量優良，污染程度為安全，污染水平為清潔，見表4。（2）采用DB35/T 859-2008 (有效態)評價，綜合污染指數PN≤0.7占的比例較其它總量標準略高，由于金屬有效態能夠體現茶樹吸收土壤中的形態，更具有實際意義。

表4 福建省茶園土壤中PAHs含量 單位：μg?kg-1

3 結論

3.1 福建省茶園土壤營養物質中，有機質整體水平較豐富，堿解氮含量較高，陽離子交換量低，土壤整體偏酸，鉀元素、土壤微量元素錳、銅元素虧缺，有效磷、有效鋅含量高低較平均。與國內其它茶園相比較，有機質、全氮基本一致，堿解氮、有效磷、有效鋅略高；有效鉀略低；與日本、東非、肯尼亞等國家茶園相比較，有效鉀含量低，且差距較大；與浙江茶園相比較，有效錳缺乏占的比例高于浙江茶園。

3.2 福建茶園土壤無機污染物中，出現超標的金屬有鉛、釩、鈷、硒、鎘、汞、鋅、鎳，超標率排序結果為鉛>釩>鈷＝硒＝鎘>汞＝鋅＝鎳；有效鉛>有效鎘；主要控制的金屬污染物以有效態評價結果為依據，即主要控制鉛、鎘；汞為茶葉“三品”嚴格控制的污染物，應重點監控；鎳為重金屬，對鎳超標的茶園仍應引起重視；其它如釩、鈷、硒、鋅等元素雖然是茶葉生長的營養元素或是與茶樹生長密切相關的元素，但超標會影響茶樹生長、發育，應適當關注；鉍、銻缺少評價標準，有待進一步研究。

3.3福建茶園土壤有機污染物中，六六六、滴滴涕總量符合GB15618-1995國家土壤環境質量標準中的二級標準（六六六總量500μg?kg-1、滴滴涕總量500μg?kg-1）；多環芳烴（PAHs）總量基本符合荷蘭的標準(Bapeq：32.96μg?kg-1)標準，合格率 97.8%；酞酸酯以美國土壤中PAEs治理標準[7]（酞酸酯各組分分別為2.0～50mg?kg-1）評價，福建茶園土壤酞酸酯類化合物全部小于該治理標準，以美國土壤中PAEs控制標準[7]（酞酸酯各組分分別為0.020～4.35mg?kg-1）評價，福建省茶園土壤中鄰苯二甲酸二正丁酯（DnBP）合格率97.0％；其余的組分合格率100％。

3.4 綜合因子污染指評價得出福建省茶園土壤環境質量83.18%質量優良，污染程度為安全，污染水平為清潔。

[1] 韓文炎,阮建元,林智等.茶園土壤主要營養障礙因子及系列茶樹專用肥的研制[J]. 茶葉科學,2002,22(1):70-74,65.

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[7] New York State Department of Environmental Conservation. SVOCs soil cleanup objectives. Appendix A of TAGM 4046[S/OL].2003.