杭州西湖周邊綠茶茶園土壤重金屬含量檢測與污染評價*

張志學 ， 陶星名

（杭州萬向職業技術學院，浙江 杭州 310023）

綠茶作為我國茶葉的主要種類，深受國人喜愛。龍井茶作為綠茶中的佼佼者，更是馳名中外，而龍井茶中最為有名的就是西湖龍井。本文選取杭州市西湖周邊三塊茶葉種植地作為研究分析對象，通過對研究區域土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co等9種重金屬元素含量進行檢測，運用單因子污染指數法和Nemerow綜合污染指數法對土壤中重金屬污染情況進行評價，為茶園土壤的綠色可持續使用，茶葉有機、綠色、安全生產等提供理論依據，形成較好的社會、生態、經濟效益[1-2]。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集與制備

1.1.1 土壤樣品采集

本次研究土壤樣品采自環西湖周邊區域，于2019年10月至2020年5月分別選取3處環西湖茶葉種植地，共采集土壤樣品30份。為減少污染，樣品用木鏟采集，采樣點數量和位置根據茶園的面積和茶行走向進行確定，但每個茶園采樣點不少于6個。采樣點確定方法如下：將茶園按茶行走向分成若干個網格（每個網格大小10 m*15 m），網格內采用“S”型布點法，利用GPS定位，采集土層深度為0～15 cm的土壤1 kg[3-5]。對采集的土壤進行裝袋并貼好標簽帶回實驗室，樣品標簽采用采樣點編號＋數字進行編排，如JYJ-01。

1.1.2 土壤樣品制備

土壤樣品經室內一周自然風干后，用木棒碾碎，去渣，然后用研缽研磨過200目篩，貯存于清潔的磨口玻璃瓶中備用。

1.2 試劑與設備

檢測試劑使用優質純濃鹽酸、氫氟酸、濃硝酸、高氯酸，蒸餾水用娃哈哈純凈水替代，多元素重金屬標準溶液購于國家有色金屬及電子材料分析測試中心，臨用前按需求配制成所需濃度進行使用。

1.3 檢測項目及方法

土壤樣品分析方法參照《土壤農業化學分析方法》[6]，準確稱取土壤樣品0.5 g（精確到0.1 mg），放置聚四氟乙烯坩堝中，加少許蒸餾水潤濕，先后加入6 mL濃HNO3、2 mL HF、2 mL濃HCl、1 mL HClO4置于電熱板上加熱消解。消解過程中注意觀察，防止燒干并經常用坩堝鉗轉動坩堝，使消解充分，待溶液呈白色或淡黃色的黏稠狀即可，冷卻后，用5%稀硝酸溶液浸洗并轉移定容至50 mL。

樣品溶液中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co 9種重金屬元素含量用電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP-OES5000型，聚光科技）進行測定。

1.4 重金屬污染評價

1.4.1 評價方法

土壤中重金屬含量的評價方法選用單因子污染指數法和Nemerow綜合污染指數法相結合的方法進行綜合評價[7-8]。

1）單因子污染指數法。采用下述公式（1）計算單因子污染指數：

式中，Pi為污染物i指數，Ci為污染物i實測值，Si為污染物i標準限值。

2）Nemerow綜合污染指數法。用下述計算公式（2）計算Nemerow指數：

式中，P綜為Nemerow綜合污染指數，Pmax為土壤中所測重金屬污染指數最大值，為茶園土壤中重金屬的單因子指數平均值。

1.4.2 評價標準

茶園土壤重金屬污染評價標準依據國家《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準》（GB 15618—2018）[9]和農業部標準NY/T 391—2021[10]的重金屬限值，并參照中國綠色食品發展中心推薦的土壤污染分級標準對茶園土壤劃分等級。

2 結果與分析

2.1 環西湖周邊茶園土壤重金屬含量

采集環西湖周邊三處（編號分別為JYJ、LJC、MJW）茶葉種植園土壤樣品共30份，對土壤樣品中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co 9種重金屬元素含量進行分析，檢測結果如表1所示。

從表1中可以看出，環西湖周邊3處茶園土壤中各重金屬含量不相同，按其平均值大小可知：Zn＞Cr＞Ni＞Pb＞Cu＞Co＞As＞Cd＞Hg。環西湖周邊3處茶園土壤中Pb含量在16.9 mg/kg～51.8 mg/kg，最小值來自于編號為JYJ茶園土壤樣品，最大值來自于編號為MJW茶園土壤樣品，平均值為30.4 mg/kg，均未超過限值；Zn含量在8.0 mg/kg～135.6 mg/kg，最小值來自于編號為LJC茶園土壤樣品，最大值來自于編號為JYJ茶園土壤樣品，平均值為71.2 mg/kg，均未超過限值；Cu含量在2.0 mg/kg～40.8 mg/kg，最小值來自于編號為LJC茶園土壤樣品，最大值來自于編號為JYJ茶園土壤樣品，平均值為22.8 mg/kg，均未超過限值；Cd含量在0.01 mg/kg～0.19 mg/kg，最小值來自于編號為MJW茶園土壤樣品，最大值來自于編號為JYJ茶園土壤樣品，平均值為0.10 mg/kg，均未超過限值；Cr含量在6.0 mg/kg～93.7 mg/kg，最小值來自于編號為MJW茶園土壤樣品，最大值來自于編號為JYJ茶園土壤樣品，平均值為54.7 mg/kg，均未超過限值；Ni含量在1.0 mg/kg～62.8 mg/kg，最小值和最大值均來自編號為LJC茶園土壤樣品，平均值為31.2 mg/kg，均未超過限值；Hg含量在0.00～0.16 mg/kg，最小值來自于編號為MJW茶園土壤樣品，最大值來自于編號為LJC茶園土壤樣品，平均值為0.07 mg/kg，均未超過限值；As含量在0.0～35.9 mg/kg，最小值來自于編號為MJW茶園土壤樣品，最大值來自于編號為JYJ茶園土壤樣品，平均值為11.8 mg/kg，均未超過限值；Co含量在9.0 mg/kg～27.9 mg/kg，最小值來自于編號為MJW茶園土壤樣品，最大值來自于編號為JYJ茶園土壤樣品，平均值為14.7 mg/kg，均未超過限值。

表1 環西湖茶葉種植園土壤重金屬含量 單位：mg/kg

依據國家《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準》（GB 15618—2018）和農業部標準NY/T 391—2021的重金屬限值，可知環西湖周邊三處（編號分別為JYJ、LJC、MJW）茶葉種植園土壤中重金屬含量均在限值以內，說明環西湖周邊茶園土壤重金屬污染風險較低，滿足綠色食品產地環境質量標準要求。

2.2 茶園土壤重金屬污染評價

環西湖茶葉種植園土壤中重金屬污染評價指數結果如表2所示，單因子污染指數采用每個茶園土壤中重金屬含量的平均值進行計算。

表2 環西湖茶葉種植園土壤的重金屬污染指數

從表2中可以看出，環西湖周邊3處茶園土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co 9種重金屬的單因子污染指數Pt均小于0.6，說明環西湖周邊茶園土壤中的重金屬含量都處在清潔安全水平之中；結合表1茶園土壤重金屬污染等級分級標準，環西湖周邊3處茶園Nemerow綜合污染指數平均值為0.58，其中污染指數最大為編號JYJ茶園0.69，最小為編號MJW茶園0.52，均小于0.7，說明環西湖周邊茶園土壤環境質量都處于清潔安全級別，土壤環境保護良好，滿足NY/T 391—2021中規定的綠色食品產地環境質量要求。

3 結論與建議

1）環西湖周邊茶園土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co 9種重金屬含量均未超過NY/T 391—2021《綠色食品 產地環境質量》和GB 15618—2018《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準》中土壤環境質量標準，說明環西湖周邊茶園土壤重金屬污染風險較低，滿足綠色食品產地環境質量標準要求。

2）本項目研究的環西湖周邊3處茶園土壤中重金屬含量波動范圍較大，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，說明環西湖茶園土壤中重金屬含量存在著較為顯著的差異性，在后續的茶園土壤管理中應側重于差異化和差別化管理，確保茶園土壤的綠色可持續使用。

3）環西湖周邊3處茶園土壤中重金屬的單因子污染指數Pi（0.03～0.56）和Nemerow綜合污染指數（0.52～0.69）均小于0.7，說明環西湖周邊茶園土壤環境質量都處于清潔安全級別，土壤環境保護良好，滿足綠色食品產地環境質量標準要求。

4）環西湖周邊編號為JYJ、LJC茶園的土壤Nemerow綜合污染指數分別為0.69和0.65，均接近于0.7，接近土壤污染的警戒線，在后續的茶園土壤管理工作中應予以重視。