石化污染對茶葉品質(zhì)及環(huán)境風(fēng)險評估的影響

劉 斌，霍培軍，杜 江 ，劉宏菊*

（1.北京航空航天大學(xué)空間與環(huán)境學(xué)院，北京 102206；2.中石化股份公司勝利油田分公司濱南采油廠，山東濱州 256600）

影響茶葉質(zhì)量的一般因素還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這幾種。氣候的變化、空氣的質(zhì)量、土層巖石的類別以及人類活動會對茶葉種植產(chǎn)生巨大影響。

1 茶葉種植的土質(zhì)環(huán)境

科學(xué)表明，茶樹對土壤的PH值十分敏感，大多數(shù)茶樹更適宜生長于酸性土壤中，因為酸性的生長環(huán)境有利于茶樹細(xì)胞的細(xì)胞液免受外界酸類侵入。土壤4.5-6.5之間的PH值對促進茶葉生長，豐富鮮葉內(nèi)物質(zhì)、均衡茶湯酚氨比例大有作用。

1.1 茶葉品質(zhì)形成的一般因素

茶葉的品質(zhì)與多種因素密切相關(guān)。在日照適宜、雨水豐富、土壤肥沃的地區(qū)，茶葉一般生長得較好。雨水稀少的地區(qū)，光合作用形成的糖類化合物極易縮合，纖維素極易形成，因此口感粗淡。充沛的水分既能減少纖維素形成，又能提高茶葉中的氨基酸、全氮化合物，保持茶葉鮮嫩口感和滋味。同時，地形也對茶葉種植影響頗大。云霧繚繞的高山多出名茶，坡度在30度以下，海拔小于1500米最好。茶葉喜愛溫暖涼爽的地區(qū)。我國高山均具有合適的坡度，排水能力好。在平地上茶葉若被水漬，即會阻礙茶樹的根系發(fā)育，甚至導(dǎo)致根系壞死。其次，高山的土壤風(fēng)化程度較高，通透性好，由于多年積累及地理演化堆積的微量元素也不少，茂密的植被促進根系拓展，豐富土壤有機物。因此，高山茶園品質(zhì)遠(yuǎn)超平地茶園。一般來說，晝夜溫差大于10度時茶葉開始逐漸伸展，最適宜溫度介于20-27度之間，年積溫應(yīng)當(dāng)高于4000度。茶葉在花崗巖石分化的砂質(zhì)土壤和頁巖風(fēng)化等后形成的紫色土壤中極易種植，茶葉根系龐大，粘濕的土層或網(wǎng)紋層不適宜茶葉根部呼吸。此外，茶葉根部汁液含有多種有機酸能與微生物共生，有利于改善茶葉生長環(huán)境。

1.2 石化污染概念及概況

石化污染就是指石油化工污染。石油化工污染主要來自石油采集、提煉、貯藏、運輸?shù)倪^程。油氣具有極易揮發(fā)的化學(xué)屬性。當(dāng)油氣與其他污染物一起被太陽紫外線照射后，便會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，污染大氣。現(xiàn)代油氣多采用管道運輸，在管道鋪設(shè)過程中出現(xiàn)故障，油氣便會滲透到附近土壤層，污染莊稼和農(nóng)作物，有毒物質(zhì)凝結(jié)在土壤層內(nèi)，甚至造成土壤鹽堿化、板結(jié)化。此外，這種腐蝕滲漏更能污染地下水，經(jīng)過食物鏈流動最終危害人類。目前石化污染在多個地區(qū)出現(xiàn)，美國的墨西哥灣以及中國大連均發(fā)生過石油泄漏事件，對沿岸養(yǎng)殖業(yè)及居民生活環(huán)境產(chǎn)生很大影響。

2 石化污染對茶葉種植基地的環(huán)境風(fēng)險評估

石油管道滲漏影響土壤PH，不利于茶葉種植。同時，石油滲漏造成的土壤板結(jié)，限制茶樹根部呼吸，土層中有害物質(zhì)阻礙茶樹生長，在污染環(huán)境中生長的茶樹，鮮葉中的重金屬物質(zhì)遠(yuǎn)超國家安全標(biāo)準(zhǔn)，食用后對人體健康有影響。

2.1 污染茶葉灌溉水源

石化污染不僅對土壤層產(chǎn)生影響，更會污染茶葉灌溉水源。正常情況下，河流、湖泊等流動水源是具有一定自凈能力的。在無污染的水源中，氧氣具有一定的溶解度，能促進水生植物的生長及魚蝦類存活。當(dāng)水源被石化污染后，污染物的濃度遠(yuǎn)超水體本身自凈能力，氧化反應(yīng)不能繼續(xù)產(chǎn)生。水體中鉀、氮、磷超標(biāo)，水生生物大量死亡，出現(xiàn)水體斷層局面。長此以往，水源發(fā)黑、發(fā)臭，水體的富營養(yǎng)化會導(dǎo)致水源變成“死海”“死湖”，根本不能作為灌溉水源。經(jīng)驗表示，茶樹生長需要耗費的土壤含水量在70%-80%之間，年降水量在1500毫米上下為適宜。當(dāng)前茶葉的灌溉技術(shù)主要有噴灌、滴灌等，水源不足，會使鮮葉色澤降低、口感變得淡薄。近年興起的茶葉灌溉技術(shù)以提水設(shè)備、渠道網(wǎng)絡(luò)兩部分為主。但是，由于石化污染，水體中重金屬元素超標(biāo)，結(jié)果造成土壤板結(jié)。

2.2 造成茶葉中高氯酸超標(biāo)

茶葉中的高氯酸是一種含氧元素很高的無機化合物。在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥行業(yè)、膠片制造行業(yè)中運用廣泛。但是茶葉中過高的高氯酸會對人體直接造成傷害。高氯酸含有急性毒性，屬于低毒類物質(zhì)，嚴(yán)重妨礙甲狀腺對碘元素的吸收，影響甲狀腺機能和大脖子病。并且，高氯酸對未成年人，特別是嬰兒和胎兒的大腦發(fā)育產(chǎn)生較大影響，易導(dǎo)致幼兒甲狀腺機能發(fā)育不足，對大腦神經(jīng)發(fā)育具有負(fù)面影響。石化污染影響灌溉水源，若是將受到污染的水質(zhì)用于澆灌茶葉，正常環(huán)境條件下，高氯酸可存在數(shù)十年，通常未被分解就進入了人類身體。茶葉中高氯酸超標(biāo)已經(jīng)成為一個明顯存在的隱患，不僅破壞人體的身體機能，更對我國對外貿(mào)易造成威脅。茶葉出口一直是我國對外貿(mào)易中的大宗，而作為中國重要茶葉出口國的歐盟之前就已制定嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，限制中國高氯酸鹽茶進口。標(biāo)準(zhǔn)中需要把茶葉中的高氯酸控制到750微克/千克之內(nèi)，而許多受到石化污染牽連的地區(qū)，絕大多數(shù)很難得到這個標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 降低土壤酶與微生物酶的活性

土壤酶是廣泛存在于土壤中的各酶類的總稱，包括如轉(zhuǎn)化酶、磷酸酶等，它是一類特殊的蛋白質(zhì)，具有高度的催化作用。土壤酶與生物化學(xué)反應(yīng)息息相關(guān)，它能大大加速生物化學(xué)反應(yīng)的速度。土壤酶的存在和酶促的反應(yīng)速度是評估土壤肥力的重要指標(biāo)，對茶樹生長具有重要作用。微生物酶也是起著特定作用的催化蛋白質(zhì)，有利于加速水解、氧化、合成等反應(yīng)。石化污染產(chǎn)生的廢物、廢水破壞土壤中的活性蛋白質(zhì)、降低酶的活躍程度，降低土壤肥力，減少茶樹根部對營養(yǎng)元素的吸收，降低茶葉品質(zhì)。

3 石化污染對茶葉品質(zhì)及環(huán)境評估的影響

石化能的大量輸入，使茶樹本身品質(zhì)和茶葉品質(zhì)下降。在石化能生產(chǎn)中，大量投入化學(xué)物質(zhì)，嚴(yán)重?fù)p害了茶園土質(zhì)、水源等生態(tài)環(huán)境，降低茶葉品質(zhì)、影響茶葉品味。

3.1 淡化茶葉香氛

茶葉中的香氣類型或香氣濃淡主要與茶葉中的香氣前體物質(zhì)有關(guān)。香氣前體物質(zhì)與鮮葉中芳香物質(zhì)的成分和含量有關(guān)。種類繁多，含有酸類、醇類、酚類等，茶多酚的香氣對茶葉的香味具有關(guān)鍵作用。另外，在對茶葉青葉進行揉捻過程中，茶葉也會發(fā)生理化變化，褪去青澀味，形成茶葉獨有香氣。茶葉鮮葉中最具代表性的物質(zhì)是青葉醇，青葉醇有順、反之分，能夠吸附容易揮發(fā)的香氣物質(zhì)，形成特有茶香。石化污染在對茶葉生長產(chǎn)生阻礙的同時，更能通過茶樹根部沁入有害離子，破壞茶葉中特有的香氣元素。

3.2 降低茶葉有機物

茶葉對人類身體具有保健之效，最明顯的效果在于延緩衰老、促進身體健康。有機物大概占干物質(zhì)總量的93%-96.5%，這也是決定茶色、茶味的主要物質(zhì)。茶葉中含有咖啡堿、茶多酚、兒茶素、氨基酸、碳水化合物、維生素、有機酸、芳香物質(zhì)等多種有機物。茶葉中的碳水化合物并不是普通的水溶性糖類，對改善人體造血功能有好處。人體中所需的多種氨基酸，茶葉內(nèi)均有涉及，茶葉對防衰老、抗癌、平衡體內(nèi)脂肪、軟化血管具有重要作用。在熱量不足、嚴(yán)寒缺氧、缺乏蔬菜水果的高山地區(qū)，茶葉更是補充人體內(nèi)維生素的主要來源。但是，石油化工污染通過空氣、水源、土壤等載體，降低茶葉中有機物含量，鮮葉中維生素也遭到破壞，降低有機物含量。

3.3 加重茶樹病蟲害

茶樹抗病蟲害中一類特別重要的物質(zhì)便是脂質(zhì)。脂質(zhì)與茶樹的抗病蟲害功能及鮮葉的生理功能有關(guān)。首先，石化污染通過生物鏈的流動破壞茶樹的脂質(zhì)分泌，加重茶樹病蟲害發(fā)生。其次，茶樹病蟲害嚴(yán)重的另一個原因是缺乏天敵。石化污染對空氣、水源的污染程度是持久的、肉眼難以可見的，茶葉的主要害蟲假眼小綠葉蟬的天敵被殺死，使害蟲在競爭中占據(jù)優(yōu)勢，病蟲害愈演愈嚴(yán)重。

4 結(jié)論

石化技術(shù)涉及的基礎(chǔ)步驟極多，每個設(shè)備都會導(dǎo)致一定能量消耗，所以在集輸過程中出現(xiàn)很大的能量消耗。在油氣運輸過程中，集輸管網(wǎng)是最重要的部分，其次是脫水站和轉(zhuǎn)油站。對油氣技術(shù)模式的改善主要應(yīng)當(dāng)關(guān)注提高能量的利用效率。主要是逆卡諾循環(huán)原理，利用載熱介質(zhì)回收低溫位放出的余熱。除此之外，油氣技術(shù)還能利用熱泵回收余熱，提高加熱爐的質(zhì)量，改善燃油設(shè)備等方式來改善。注水系統(tǒng)也是油田生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部分，也是油田的耗能大戶。對于注水系統(tǒng)的能耗主要注重減少管網(wǎng)摩擦、注水泵消耗的能量等兩個方面。

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