鎮江丘陵地區典型茶園土壤和茶葉重金屬的監測與污染評價

徐曉燕　唐迪　王晶晶

摘要：采用微波消解-火焰原子吸收分光光度法測定鎮江丘陵地區典型茶園土壤和茶葉中重金屬元素Pb、Cd、Cu、Zn的含量，Hg含量測定采用冷原子熒光法。結果表明，鎮江地區典型茶園茶葉和土壤中5種重金屬元素背景值都在相應的質量標準范圍內，單項污染指數均小于1，表明茶葉和土壤未受到這5種重金屬的污染，茶葉和茶區土壤環境質量總體良好。但茶區土壤綜合污染指數已達到警戒級，污染水平尚清潔。少數茶園已受到Cd或Pb的污染，茶葉中Cd是易富集元素。

關鍵詞：茶園土壤；茶葉；重金屬；污染指數；鎮江地區

中圖分類號：S155.46；X53 文獻標志碼：A 文章編號：0439-8114（2014）05-1041-03

隨著無公害茶葉的提出，茶葉產品中的有害物質包括農藥殘留、重金屬、有害微生物等衛生質量指標標準相繼出臺[1]。重金屬元素在土壤中積累到一定限度會對植物產生危害，影響農產品質量安全，最終通過食物鏈進入人體而危害人類健康[2，3]。為提升鎮江地區茶園茶葉的發展水平，對該地區代表性茶園的土壤和茶葉進行抽樣檢測。

鎮江位于江蘇西南部，丘陵地貌，土壤呈微酸性，茶葉生產歷史悠久，是江蘇主要產茶市之一。近年來，隨著茶園周邊鄉鎮企業的發展及茶園中化肥、農藥使用量的增加，茶區的空氣、土壤等均受到不同程度的影響。本研究用微波消解-火焰原子吸收分光光度法和冷原子熒光法測定重金屬元素鉛、鎘、銅、鋅、汞在土壤和茶葉中的含量，對鎮江地區典型茶園土壤環境質量現狀進行系統的調研，并進行重金屬元素的污染評價，以摸清鎮江地區茶園土壤中重金屬元素的分布特征及污染現狀，為防治土壤重金屬污染和無公害茶園的建設提供依據。

1 材料與方法

1.1 采樣

以鎮江地區10個代表性的茶園為取樣點進行取樣。采樣面積不低于0.67 hm2，每個取樣點取樣6次，每次按“S”形5點取樣法取土樣和茶樣，取樣時分點挖取表層5～35 cm土樣，剔除大的根系和礫石等雜物，裝入干凈布袋。茶葉取一芽兩葉。土樣經室內風干、木棍碾碎、去渣、過20目篩處理。茶葉經烘干、碾碎、過20目篩處理。

1.2 土樣和茶葉樣品的前處理

采用xt-9912型智能微波消解儀對土樣和茶樣進行前處理。土壤樣品的消解采用4 mL硝酸+1 mL氫氟酸+0.5 mL高氯酸消解體系，茶葉樣品的消解采用5mL硝酸+1 mL過氧化氫消解體系。電熱板150 ℃預熱30 min。土壤微波消解程序見表1，茶葉微波消解程序見表2。消解結束后電熱板趕酸至體積小于0.5 mL。

1.3 Pb、Cu、Hg、Zn、Cd元素的測定

用島津公司的AA-6300原子吸收分光光度計測定土壤樣品和茶葉樣品中Cd、Pb、Cu、Zn?；鹧嬖游辗止夤舛扔嫓y量工作條件為鉛283.3 nm，鎘228.9 nm，銅324.6 nm，鋅213.9 nm，電流8 mA，狹縫0.7 nm，燃燒器高度7 nm，燃氣流量1.8 L/min，助燃氣流量15 L/min。Hg含量采用AFS-2100冷原子熒光法的進行測定，副高壓270 V，加熱溫度200 ℃，A道燈電流30 mA，載氣流量300 mL/min，屏蔽氣流量900 mL/min。

1.4 評價標準

1.4.1 評價模式 評價采用單項污染指數法和綜合污染指數法（內梅羅指數法）相結合的方法進行評價，根據綜合污染指數法的計算結果得出評價結論。

1）單項污染指數法計算公式：

Pi=Ci/Si

式中，Pi為污染物i的單項污染指數；Ci為污染物i的實測值；Si為污染物i的評價標準。當Pi≤1時表示未受污染，當Pi﹥1時表示受到污染，且Pi越大污染越嚴重。

2）綜合污染指數法計算公式：

P綜=■

式中， P綜為綜合污染指數；Pmax為單項污染指數最大值；Pave為單項污染指數平均值。

1.4.2 評價標準 根據參考文獻[4]和[5]對茶區土壤和茶葉進行分析評價。無公害食品茶葉產地環境條件標準和無公害茶葉標準見表3。

1.4.3 土壤污染分級標準 根據參考文獻[6]中對土壤污染實行分級標準，土壤污染分級標準等級見表4。

2 結果與分析

2.1 土壤和茶葉中重金屬元素的背景值

2.1.1 土壤重金屬元素的背景值 鎮江地區典型茶園5種重金屬元素在土壤中的背景值見表5。從含量范圍可以看出茶園土壤重金屬元素的背景值差異較大，平均含量Pb>Zn>Cu>Cd>Hg。各重金屬變異系數均介于10%和100%之間，表明各茶園重金屬元素的差異屬于中等變異，其中Cd的變異系數較大，表明各個茶園之間Cd背景值的差異大。從重金屬的平均含量看，Pb、Cd、Zn、Cu和Hg均未超過無公害食品茶葉產地環境條件的規定。Cd的含量0.10～0.54 mg/kg，最大值超過了無公害食品茶葉產地環境條件的規定（0.30 mg/kg），超標率僅為20%，表明鎮江地區個別茶園土壤受到Cd污染威脅。

2.1.2 茶葉重金屬元素的背景值 鎮江地區典型茶園5種重金屬元素在茶葉中的背景值見表6。茶葉中重金屬元素的背景值差異也較大，平均含量Zn>Cu>Pb>Cd>Hg。各重金屬變異系數介于10%和100%之間，表明各茶園茶葉中重金屬元素的差異屬于中等變異，其中Pb、Cd變異系數較大，表明各茶園之間差異較大。無公害茶葉標準僅對Pb作了規定，茶葉中Pb的背景值為4.53 mg/kg，未超過無公害茶葉標準，但Pb的含量范圍1.77～10.65 mg/kg，最大值超過了無公害茶葉標準，超標率為30%，少數茶園茶葉受到Pb污染的威脅。無公害茶葉標準對Cd未做任何規定，5種重金屬中僅Cd在茶葉中的平均含量高于土壤中Cd的平均含量，表明鎘易富集在茶葉中。

2.2 土壤和茶葉中重金屬污染評價

2.2.1 土壤重金屬元素的污染評價 單項污染指數是以污染物的實測值和評價標準來計算的，表示污染物在環境中實際濃度超過評價標準的程度，即超標倍數。綜合污染指數法是兼顧了單因子污染指數平均值和最高值，突出了較重要的污染物對環境質量的影響，是當前國內外環境評價最常用的方法之一[7]。根據各元素的實測值，單項污染評價方法采用參考文獻[4]為評價依據；綜合污染評價采用參考文獻[6]為評價標準。鎮江地區典型茶園土壤重金屬的單項污染指數及評價和綜合污染指數及評價見表7。

從單項污染指數看，重金屬對土壤的污染程度依次是Cd>Pb>Zn>Cu>Hg。5種重金屬單項污染指數均小于1，表明土壤未受到這5種重金屬元素的污染。但其中Cd的單項污染指數較高，為0.93，是目前茶區土壤需要重點防治的重金屬，其次是Pb。

總之，鎮江地區茶園土壤綜合污染指數為0.72，大于0.7，已達到警戒級，污染水平尚清潔。

2.2.2 茶葉重金屬元素的污染評價 NY5244-2004《無公害食品茶葉標準》僅對Pb作了規定，Pb的單項污染指數為0.91，小于1，表明茶葉未受到Pb的污染。但Pb的單項污染指數偏高，表明對茶葉中Pb的污染要加以防范。

3 小結與討論

鎮江地區典型茶園茶葉和土壤中5種重金屬的背景值都在相應的質量標準范圍內，單項污染指數均小于1，表明茶葉和土壤未受到Pb、Cd、Cu、Zn、Hg的污染，土壤環境質量總體表現良好。但茶區土壤綜合污染指數已達到警戒級，污染水平尚清潔。少數茶園受到Cd、Pb的污染，茶葉中Cd是易富集元素。

Cd是一種重金屬元素，由于其難降解性和高積累性，導致能在作物體內大量累積[8]，影響作物的生長發育，造成產量、品質的下降[9]。Cd還會通過食物鏈進入人體，在體內的生物學半衰期可長達10～40年，在各組織器官尤其是肝組織和腎組織中會累積相當長的一段時間，并對胚胎發育和生殖系統產生不利影響[10，11]。本研究的單項污染指數表明，鎮江地區典型茶園土壤中首要污染物是Cd，少數茶園土壤已受到Cd污染威脅；Cd在茶葉中易富集，在茶葉中的含量高于土壤中含量。要加以重視，找到污染源，消除Cd對環境的污染。

茶葉中Pd是首要污染物，少數茶園茶葉已經受到Pd的污染。Pd的污染來源一是土壤中的Pd易被茶樹根系所吸收；二是茶園周圍大氣中的Pd濃度增高，這和近幾年這些茶園周圍汽車量的增加有密切關系，汽車排放出的尾氣中含有大量的Pd，造成茶葉的Pd污染。

盡管茶區綜合污染水平為尚清潔，但要引起重視，對Cd和Pd要積極的加以防范和防治。無公害茶、有機茶是世界茶葉發展的方向，要生產符合有機茶衛生標準的優質茶葉，必須嚴格防范控制土壤和茶葉重金屬污染，保證茶園的環境質量，確保優質茶葉的生產。

參考文獻：

[1] 汪慶華，劉 新.淺談我國茶葉質量安全現狀及應對措施[J].茶葉，2006，15（2）：66-69.

[2] 潘根興，成杰民，高建琴，等.江蘇吳縣土壤環境中某些重金屬元素的變化[J].長江流域資源與環境，2000，9（1）：51-55.

[3] 何璐君.開陽縣茶園土壤重金屬元素含量及污染評價[J].貴州農業科學，2009，37（4）：184-186.

[4] NY 5020-2001，無公害茶園土壤環境質量標準[S].

[5] NY5244-2004，無公害食品茶葉標準[S].

[6] NY/T395-2000，農田土壤環境質量監測技術規范[S].

[7] 劉 煌，牟瑞芳.隧道施工土壤重金屬污染評價[J].中國測試技術，2005，31（2）：112-114.

[8] 鐘格梅，唐振柱. 環境鎘污染及其對人群健康影響研究進展[J].應用預防醫學，2012，18（5）：317-320.

[9] 徐 丹，陳 怡，王小晶，等.鉀肥對鎘污染土壤白菜生長和鎘含量的影響[J].長江蔬菜，2012，20（2）：58-61.

[10] THOMPSON J，BANNIGAN J. Cadmium： toxic effects on the reproductive system and the embryo[J]. Reprod Toxicol，2008， 25（3）：304-315.

[11] SIU E R，MRUK D D，PORTO C S，et al. Cadmium-induced testicular injury[J]. Toxicology and Applied Pharmacology，2009， 238（3）：240-249.

2.2 土壤和茶葉中重金屬污染評價

2.2.1 土壤重金屬元素的污染評價 單項污染指數是以污染物的實測值和評價標準來計算的，表示污染物在環境中實際濃度超過評價標準的程度，即超標倍數。綜合污染指數法是兼顧了單因子污染指數平均值和最高值，突出了較重要的污染物對環境質量的影響，是當前國內外環境評價最常用的方法之一[7]。根據各元素的實測值，單項污染評價方法采用參考文獻[4]為評價依據；綜合污染評價采用參考文獻[6]為評價標準。鎮江地區典型茶園土壤重金屬的單項污染指數及評價和綜合污染指數及評價見表7。

從單項污染指數看，重金屬對土壤的污染程度依次是Cd>Pb>Zn>Cu>Hg。5種重金屬單項污染指數均小于1，表明土壤未受到這5種重金屬元素的污染。但其中Cd的單項污染指數較高，為0.93，是目前茶區土壤需要重點防治的重金屬，其次是Pb。

總之，鎮江地區茶園土壤綜合污染指數為0.72，大于0.7，已達到警戒級，污染水平尚清潔。

2.2.2 茶葉重金屬元素的污染評價 NY5244-2004《無公害食品茶葉標準》僅對Pb作了規定，Pb的單項污染指數為0.91，小于1，表明茶葉未受到Pb的污染。但Pb的單項污染指數偏高，表明對茶葉中Pb的污染要加以防范。

3 小結與討論

鎮江地區典型茶園茶葉和土壤中5種重金屬的背景值都在相應的質量標準范圍內，單項污染指數均小于1，表明茶葉和土壤未受到Pb、Cd、Cu、Zn、Hg的污染，土壤環境質量總體表現良好。但茶區土壤綜合污染指數已達到警戒級，污染水平尚清潔。少數茶園受到Cd、Pb的污染，茶葉中Cd是易富集元素。

Cd是一種重金屬元素，由于其難降解性和高積累性，導致能在作物體內大量累積[8]，影響作物的生長發育，造成產量、品質的下降[9]。Cd還會通過食物鏈進入人體，在體內的生物學半衰期可長達10～40年，在各組織器官尤其是肝組織和腎組織中會累積相當長的一段時間，并對胚胎發育和生殖系統產生不利影響[10，11]。本研究的單項污染指數表明，鎮江地區典型茶園土壤中首要污染物是Cd，少數茶園土壤已受到Cd污染威脅；Cd在茶葉中易富集，在茶葉中的含量高于土壤中含量。要加以重視，找到污染源，消除Cd對環境的污染。

茶葉中Pd是首要污染物，少數茶園茶葉已經受到Pd的污染。Pd的污染來源一是土壤中的Pd易被茶樹根系所吸收；二是茶園周圍大氣中的Pd濃度增高，這和近幾年這些茶園周圍汽車量的增加有密切關系，汽車排放出的尾氣中含有大量的Pd，造成茶葉的Pd污染。

盡管茶區綜合污染水平為尚清潔，但要引起重視，對Cd和Pd要積極的加以防范和防治。無公害茶、有機茶是世界茶葉發展的方向，要生產符合有機茶衛生標準的優質茶葉，必須嚴格防范控制土壤和茶葉重金屬污染，保證茶園的環境質量，確保優質茶葉的生產。

參考文獻：

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[11] SIU E R，MRUK D D，PORTO C S，et al. Cadmium-induced testicular injury[J]. Toxicology and Applied Pharmacology，2009， 238（3）：240-249.

2.2 土壤和茶葉中重金屬污染評價

2.2.1 土壤重金屬元素的污染評價 單項污染指數是以污染物的實測值和評價標準來計算的，表示污染物在環境中實際濃度超過評價標準的程度，即超標倍數。綜合污染指數法是兼顧了單因子污染指數平均值和最高值，突出了較重要的污染物對環境質量的影響，是當前國內外環境評價最常用的方法之一[7]。根據各元素的實測值，單項污染評價方法采用參考文獻[4]為評價依據；綜合污染評價采用參考文獻[6]為評價標準。鎮江地區典型茶園土壤重金屬的單項污染指數及評價和綜合污染指數及評價見表7。

從單項污染指數看，重金屬對土壤的污染程度依次是Cd>Pb>Zn>Cu>Hg。5種重金屬單項污染指數均小于1，表明土壤未受到這5種重金屬元素的污染。但其中Cd的單項污染指數較高，為0.93，是目前茶區土壤需要重點防治的重金屬，其次是Pb。

總之，鎮江地區茶園土壤綜合污染指數為0.72，大于0.7，已達到警戒級，污染水平尚清潔。

2.2.2 茶葉重金屬元素的污染評價 NY5244-2004《無公害食品茶葉標準》僅對Pb作了規定，Pb的單項污染指數為0.91，小于1，表明茶葉未受到Pb的污染。但Pb的單項污染指數偏高，表明對茶葉中Pb的污染要加以防范。

3 小結與討論

鎮江地區典型茶園茶葉和土壤中5種重金屬的背景值都在相應的質量標準范圍內，單項污染指數均小于1，表明茶葉和土壤未受到Pb、Cd、Cu、Zn、Hg的污染，土壤環境質量總體表現良好。但茶區土壤綜合污染指數已達到警戒級，污染水平尚清潔。少數茶園受到Cd、Pb的污染，茶葉中Cd是易富集元素。

Cd是一種重金屬元素，由于其難降解性和高積累性，導致能在作物體內大量累積[8]，影響作物的生長發育，造成產量、品質的下降[9]。Cd還會通過食物鏈進入人體，在體內的生物學半衰期可長達10～40年，在各組織器官尤其是肝組織和腎組織中會累積相當長的一段時間，并對胚胎發育和生殖系統產生不利影響[10，11]。本研究的單項污染指數表明，鎮江地區典型茶園土壤中首要污染物是Cd，少數茶園土壤已受到Cd污染威脅；Cd在茶葉中易富集，在茶葉中的含量高于土壤中含量。要加以重視，找到污染源，消除Cd對環境的污染。

茶葉中Pd是首要污染物，少數茶園茶葉已經受到Pd的污染。Pd的污染來源一是土壤中的Pd易被茶樹根系所吸收；二是茶園周圍大氣中的Pd濃度增高，這和近幾年這些茶園周圍汽車量的增加有密切關系，汽車排放出的尾氣中含有大量的Pd，造成茶葉的Pd污染。

盡管茶區綜合污染水平為尚清潔，但要引起重視，對Cd和Pd要積極的加以防范和防治。無公害茶、有機茶是世界茶葉發展的方向，要生產符合有機茶衛生標準的優質茶葉，必須嚴格防范控制土壤和茶葉重金屬污染，保證茶園的環境質量，確保優質茶葉的生產。

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[9] 徐 丹，陳 怡，王小晶，等.鉀肥對鎘污染土壤白菜生長和鎘含量的影響[J].長江蔬菜，2012，20（2）：58-61.

[10] THOMPSON J，BANNIGAN J. Cadmium： toxic effects on the reproductive system and the embryo[J]. Reprod Toxicol，2008， 25（3）：304-315.

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