水體重金屬污染對茶葉產(chǎn)業(yè)的危害及其治理途徑

司一然（廣西大學(xué)環(huán)境工程專業(yè) 530000）

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水體重金屬污染對茶葉產(chǎn)業(yè)的危害及其治理途徑

司一然
（廣西大學(xué)環(huán)境工程專業(yè) 530000）

摘要：隨著工業(yè)的發(fā)展，重金屬的排放越來越多。加之重金屬對水體的毒害作用非常大，水體重金屬污染已經(jīng)成為一個(gè)日益嚴(yán)重的環(huán)境問題。被植物吸收的重金屬達(dá)到一定量時(shí)，植物內(nèi)部將產(chǎn)生毒害引起植物生長發(fā)育不良。因此，水體的重金屬污染的治理工作具有非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。本文以茶葉產(chǎn)業(yè)為例，就其重金屬污染的種類和來源進(jìn)行了闡述，對重金屬污染引起茶葉的危害進(jìn)行了討論，在調(diào)查分析的基礎(chǔ)上提出治理水體重金屬污染的相關(guān)對策。

關(guān)鍵詞：水體重金屬；重金屬污染；植物的危害；對策

隨著工業(yè)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，重金屬排放造成的環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，已經(jīng)成為危害最大的水污染問題之一［1］。水體中的重金屬污染主要分為自然源和人為源兩類，其中人為污染源是造成水體重金屬污染的主要原因。由于重金屬中毒濃度較低，移動(dòng)性較高，重金屬污染問題具有一定的隱蔽性和延后性。重金屬元素難以被生物降解，容易積累一旦進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)食物鏈放大，富集于較高等級生物體內(nèi)，危害生命體的生存健康。本文以茶葉為例對重金屬污染引起的危害及對策進(jìn)行了分析，希望為解決重金屬對水體的污染工作提供參考依據(jù)。

1　茶葉產(chǎn)業(yè)重金屬污染的種類和來源

茶葉歷史悠久、營養(yǎng)豐富，是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物。由于交通、礦業(yè)的發(fā)展工業(yè)“三廢”的排放、農(nóng)藥、化肥等的使用等，進(jìn)入環(huán)境中的重金屬日益增加，重金屬污染和危害已經(jīng)開始影響茶葉產(chǎn)業(yè)［2］。

重金屬元素超標(biāo)，不僅影響到茶葉產(chǎn)業(yè)的本身，而且重金屬會(huì)隨之人們對茶的飲用進(jìn)入人體威脅人體健康。茶葉重金屬的主要分析項(xiàng)目有Pb、Cu、As、Hg、Cd、Cr等。茶鮮葉經(jīng)機(jī)械加工會(huì)產(chǎn)生不同程度的表現(xiàn)為Pb、Cu含量增加的二次污染，故而Pb、Cu成為重金屬強(qiáng)制性檢測項(xiàng)目。通過國內(nèi)外文獻(xiàn)的閱讀，了解到茶葉中重金屬污染主要來源有：土壤中重金屬污染、工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源以及茶葉加工儲(chǔ)藏過程中的污染［3］。其簡單介紹如下：

1.1土壤中重金屬污染

當(dāng)重金屬過量沉積超過土壤中微量元素含量的背景值時(shí)，土壤已經(jīng)被重金屬污染。作為茶葉中重金屬最主要和最直接的污染源，其主要來自農(nóng)藥、廢水、污泥和大氣沉降等。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)廢棄物和城市生活垃圾的劇增，農(nóng)藥、化肥的大量使用，電鍍、化工以及礦冶等產(chǎn)生了大量的含金屬廢水，土壤環(huán)境受到了嚴(yán)重的重金屬污染，并呈加劇趨勢。重金屬污染物在土壤中移動(dòng)性很小且很難被微生物降解，被植物吸收后可引起植物生理功能紊亂、營養(yǎng)失調(diào)，通過食物鏈被生物富集，產(chǎn)生生物放大作用，進(jìn)入人體后破壞人體神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)等，潛在危害極大，應(yīng)特別注意防止土壤的重金屬污染。

依據(jù)土壤中重金屬污染的不同途徑以及污染物的不同來源，土壤中重金屬污染的類型主要有：1）以汽車尾氣、工業(yè)飄塵、散落物為主要污染源的大氣污染；2）以城市生活污水、工業(yè)廢水以及受污染的地面水體為污染源的水質(zhì)污染；3）以工礦業(yè)廢渣、污泥和城市垃圾為污染源的固體廢棄物污染；4）以來自廢氣、廢水和廢渣多源污染為污染源的綜合污染。

1.2工業(yè)污染

通過廢水、廢氣、廢渣的排放而進(jìn)入環(huán)境的重金屬污染是工業(yè)污染，其通過食物鏈在人體、植物以及動(dòng)物體內(nèi)富集，進(jìn)而危害環(huán)境及人體健康。工業(yè)污染對茶園的影響主要是指有毒物質(zhì)隨著降雨等進(jìn)入茶園的水體、土壤污染茶園，進(jìn)而造成茶葉的污染。研究表明［4］，農(nóng)藥會(huì)通過空氣飄移等對農(nóng)田、果園、林地造成茶葉污染，對于公路邊茶園，汽車尾氣對茶園土壤和茶葉中的鉛含量有較大影響，是其土壤及茶葉中的鉛含量較高的另一原因。

1.3農(nóng)業(yè)污染源

農(nóng)業(yè)污染源主要有農(nóng)藥、化肥兩種。首先，由于農(nóng)藥見效快，防治效果好，在茶葉生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。農(nóng)藥的使用在保證了作物豐產(chǎn)、增產(chǎn)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)也成為了茶園的主要污染源。農(nóng)藥為茶園帶來的污染主要有隨氣流飄移污染大氣，沉落地面引起土壤污染，附著在茶樹上或被茶樹吸收三部分。其次，化肥的使用提高了茶葉單產(chǎn)并推動(dòng)了茶葉生產(chǎn)的發(fā)展，然而一旦化肥施用不當(dāng)，水體、土壤、以及茶葉的不良反應(yīng)就會(huì)隨之發(fā)生。例如：單一氮肥的大量施用，土壤以及地下水中含鹽量會(huì)隨著氮肥的使用而逐漸增加，進(jìn)而增加了植物對亞硝酸鹽的吸收，最終影響人體健康。

1.4茶葉加工儲(chǔ)藏過程中的污染

茶葉加工廠燃燒產(chǎn)生大量煙氣，造成大氣和茶葉污染，加之距離茶園比較近，其本身也是一個(gè)污染點(diǎn)。另外，茶葉加工器具由其是鋁質(zhì)的揉捻機(jī)含有的鉛在茶葉加工過程中轉(zhuǎn)移到茶葉及包裝材料上，也會(huì)造成茶葉污染的可能。

2　重金屬污染對茶葉的危害

重金屬被植物吸收，通過誘導(dǎo)植物產(chǎn)生對其代謝和酶有不利影響和有毒害作用的物質(zhì)，進(jìn)而引起植物毒害。重金屬污染中鉛元素廣泛存在于人們生活的環(huán)境中，對于茶樹而言，鉛污染引起的危害不容小覷。鉛污染防治的研究是茶葉飲用安全研究最重要的課題之一。鉛在茶樹中富集過量，會(huì)抑制茶樹的光合作用，進(jìn)而影響茶樹的蒸騰作用，茶樹的生長速度會(huì)因此而大大減緩。除此之外，鉛也會(huì)在茶葉中富集，鉛含量過高也會(huì)影響茶葉飲用時(shí)的品質(zhì)和口感。對于人體而言鉛是人體非必需元素，高含量的鉛會(huì)導(dǎo)致人體的神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)以及消化系統(tǒng)的紊亂。我國規(guī)定無公害茶園土壤中鉛含量應(yīng)不超過250 mg/kg。茶葉中鉛含量的應(yīng)不超過5.0 mg/kg。

3　水體重金屬污染對茶葉危害的治理途徑

將重金屬從被污染水體中徹底清除或者降低重金屬在水體中的遷移能力和生物可利用性是水體重金屬污染治理的一種途徑。常用的治理方法包括物理和化學(xué)治理方法以及生物治理方法兩個(gè)方面。

3.1物理和化學(xué)治理

3.1.1混凝沉淀法

由于重金屬離子在水體中多以陽離子存在，向重金屬污染的水體施加石灰、NaOH等堿性物質(zhì)，大多數(shù)重金屬離子會(huì)隨著水體pH值的升高生成氫氧化物沉淀，將重金屬離子以沉淀的形式去除，進(jìn)而降低重金屬對水體的危害程度。黃明等［5］對電鍍廢水中鉻、銅、鎳等采用化學(xué)分類法進(jìn)行處理，廢水處理效果良好。目前國內(nèi)處理重金屬污染普遍采用的方法則為混凝沉淀法。

3.1.2離子交換還原法

水體中的重金屬通過容易得到的還原劑被還原，其還原產(chǎn)物對環(huán)境的污染濃度較小或無污染，該方法被稱為離子交換還原法。由于重金屬被還原，其在水體中的遷移性和生物可利用性大大降低，在某種程度上達(dá)到有效治理水體重金屬污染的目的。該方法具有操作人員不直接接觸重金屬污染物，且費(fèi)用比較低的優(yōu)點(diǎn)，然而水體重金屬污染實(shí)際治理過程中，離子交換還原法治理水體污染容易造成二次水體污染，且不適用于大面積水體治理，該方法的使用受到限制。

3.1.3電動(dòng)力學(xué)修復(fù)

電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)是指土壤中的污染物質(zhì)在直流電外加電場作用下發(fā)生定向移動(dòng)并在土壤中所插入的電極附近累積，電極附近定期抽出處理即可達(dá)到去除污染物的目的。土壤的化學(xué)性質(zhì)、極化問題、pH值等都會(huì)影響電動(dòng)力修復(fù)技術(shù)對土壤中重金屬污染的治理效果。電動(dòng)力學(xué)修復(fù)對于去除土壤和地下水中污染物是一種新型高效的方法。

3.2生物治理

3.2.1植物修復(fù)法

研究表明，土壤、水體的污染物去除凈化可以通過植物對污染物的吸收、講解等作用來實(shí)現(xiàn)。這種利用特定植物的特性來進(jìn)行水體及土壤污染物治理的方法被稱為植物修復(fù)法，因其對環(huán)境的治理通過植物來進(jìn)行，不會(huì)造成二次污染，近年來已經(jīng)迅速發(fā)展成為環(huán)境污染治理的一種極具潛力的綠色技術(shù)。植物修復(fù)法中，由于針對性強(qiáng)、投資小、效果顯著以及污染小等特點(diǎn)使得水生植物的使用優(yōu)勢越發(fā)明顯，該方法的生態(tài)效益及經(jīng)濟(jì)價(jià)值隨著沉水植物及藻類在污染物治理中的應(yīng)用而日益突顯［6］。目前，普遍使用的植物修復(fù)法分為以下幾類：1）根濾作用。所謂根濾是指羽狀根系的植物通過其強(qiáng)大的吸附能力，將污染物從水體中去除；2）植物輔助生物修復(fù)。植物輔助生物修復(fù)只適用于揮發(fā)性污染物，水體重的某些重金屬通過植物的吸收可使其轉(zhuǎn)化為可揮發(fā)物質(zhì)，通過揮發(fā)來達(dá)到去除重金屬的目的。該方法并沒有將重金屬徹底去除，對環(huán)境的危害依然存在；3）植物萃取。土壤中的有毒害物質(zhì)經(jīng)過植物根系的吸收，在植物內(nèi)部運(yùn)輸轉(zhuǎn)移到植物的地上部分，通過定期對該植物地上部分的收割而達(dá)到去除土壤中有毒害物質(zhì)的目的。找到有毒害物質(zhì)相應(yīng)的超富集植物和誘導(dǎo)出超級富集體是植物萃取技術(shù)的關(guān)鍵，也是目前水體重金屬污染治理中研究最多，最有發(fā)展前景的方法。

3.2.2動(dòng)物修復(fù)法

水體重金屬被水體重水生動(dòng)物吸收，通過將該類水體動(dòng)物從水體分離，可以減少水體重金屬的富集。目前水體重金屬污染治理中用作環(huán)境重金屬污染的指示生物較少，且處理周期長、成本高。

3.2.3微生物修復(fù)法

微生物修復(fù)技術(shù)是指通過微生物的作用清除土壤和水體中的污染物或是使污染物無害化的過程。它包括人為控制和自然條件下的污染物降解或無害化的過程。微生物修復(fù)法主要是微生物對重金屬的固定和形態(tài)的轉(zhuǎn)化［7］。微生物對重金屬的固定是重金屬在微生物細(xì)胞表面或內(nèi)部富集的過程，主要是通過微生物為了攝取營養(yǎng)元素對金屬離子的吸收；微生物對重金屬的形態(tài)轉(zhuǎn)化是重金屬的形態(tài)通過微生物的生命活動(dòng)發(fā)生改變或其生物有效性降低，進(jìn)而達(dá)到治理目的。

4　結(jié)語

種植環(huán)節(jié)是茶葉質(zhì)量安全的基礎(chǔ)，凈化茶園產(chǎn)地環(huán)境，切斷污染物進(jìn)入茶園是關(guān)鍵。重金屬是當(dāng)今環(huán)境污染的公害，其一旦進(jìn)入環(huán)境就很難從環(huán)境中去除，近年來，修復(fù)和治理水體中重金屬污染已經(jīng)成為世界各國開展最為廣泛的研究內(nèi)容。目前，生物修復(fù)技術(shù)因其具有經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，且隨著生物修復(fù)技術(shù)的可行性和有效性逐漸加強(qiáng)，在治理和防治重金屬污染方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

［1］刁維萍，倪吾鐘，倪天華等.水環(huán)境重金屬污染的現(xiàn)狀及其評價(jià)［J］.廣東微量元素科學(xué)，2004，11（3）：1-5.

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［4］石元值，馬立峰，韓文炎，等.汽車尾氣對茶園土壤和茶葉中鉛、銅、錫元素含量的影響［J］.茶葉，2001，26（4）：39-42.

［5］黃明，魏彩春，陸燕勤，等.化學(xué)分類法處理電鍍生產(chǎn)廢水［J］.桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，23（1）：79-81.

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［7］Lasat M M.Phytoextraction of toxic metals：A review of biological mechanisms［J］.J.Environ.Qual.，2002，31（1）：109-120.

作者簡介：司一然（1995-），女，黑龍江省大慶市人，研究方向：水體重金屬污染。