福建茶园土壤及茶叶重金属监测及污染评价

颜明娟，吴一群，张 辉，陈梦雅，蔡顺香，陈子聪

（福建省农业科学院土壤肥料研究所，福建 福州 350013）

福建茶园土壤及茶叶重金属监测及污染评价

颜明娟，吴一群，张 辉，陈梦雅，蔡顺香，陈子聪＊

（福建省农业科学院土壤肥料研究所，福建 福州 350013）

为评价福建茶叶质量安全水平，对闽南、闽北、闽东16个产茶乡镇53个土壤样品及86个茶叶样品重金属含量进行抽样分析，结果表明：调查区域的土壤铜含量为3．97～19．13mg·kg－1，铬含量为7．97～56．40 mg·kg－1，铅含量为12．26～134．74mg·kg－1，镉的含量为0．07～0．26mg·kg－1，锌含量为13．30～307．52 mg·kg－1。茶叶铜含量为3．25～41．00mg·kg－1，铬含量为0．42～7．64mg·kg－1，铅含量为0．46～4．71 mg·kg－1，镉含量为0．02～0．13mg·kg－1，锌含量为15．44～31．28mg·kg－1。80%以上福建主要产茶区域土壤污染水平达清洁水平，主要产茶区域茶叶铅、铜、镉含量未超标，调查区域有3个点茶叶铬含量超过限量标准，茶叶锌含量值变化幅度较小，表征茶树对土壤锌元素吸收比较稳定一致。

茶园；土壤；重金属；污染

福建是我国茶叶主产区和主要发源地，多山宜茶（海拔1000m以下的宜茶丘陵山地占陆地总面积的83．3%），茶是福建省分布最广的经济作物，是福建九大支柱产业之一，也是福建的优势产业。但随着工业化和城市化进程的不断加剧，污染物排放量日渐增多，使许多地方的茶叶生产暴露于被污染的环境中，茶树吸收环境中的重金属等相关元素，并在茶叶中进行累积，最终通过饮用茶汤等方式使这些有害物质向人体迁移，危害人体健康［1－4］。早在20世纪90年代，福建就开始了茶园土壤环境的调查工作，整体来看福建名优茶产地土壤环境质量较佳［5－6］。随着茶园周边旅游景区的开发，乡镇企业的增加，以及茶园中化肥、农药使用量的增大，茶园空气、土壤等环境受到不同程度的影响［7－9］。长期监测环境污染程度，开展茶园土壤重金属的安全状况评价，对茶园的可持续利用、茶产业的健康发展、茶叶品质和安全性的提高具有重要意义。同时为控制和避免区域土壤环境质量恶化、改善和提高区域环境质量、保障区域农业生产的可持续发展提供科学依据。

为切实提高福建茶叶质量安全水平，本研究抽样检测了福建省86个茶叶样品及相应茶园53个土壤样品的重金属含量，并结合茶园土壤和茶叶的卫生标准，对茶园土壤和茶叶进行污染评价，以期为发展福建无公害茶叶和有机茶栽培提供参考依据。

1 材料与方法

1．1 样品的采集与处理

调查的茶园分布在福建省闽北、闽南、闽东主要产茶区域，样品采自分布于丘陵山地具有代表性的茶园。2014年秋茶采收后施肥前在采样区内茶行间选择具有代表性的地块采集表层土壤 （0～30 cm），按多点采样混合均匀后用四分法取土样1kg左右，用洁净聚乙烯塑料袋封装带回实验室，每个点采3个平行样，土壤样品自然风干后混匀研磨，过100目尼龙筛备用；同时采集相对应点的一芽三叶茶鲜叶样品，先用自来水轻柔冲洗，再用去离子水清洗3次，在烘箱内80℃烘干，粉碎后过80目尼龙筛备用。

1．2 分析方法

1．2．1 土壤中重金属含量测定 土壤中镉、铅、铜、铬、锌全量测定，秤取0．5g处理好的土壤样品，加硝酸、氢氟酸微波消解系统消解后，用原子吸收分光光度计 （火焰法）测定铅、铜、铬、锌的含量，用石墨炉法测定镉含量。

1．2．2 鲜叶中重金属含量测定 茶叶中镉、铅、铜、铬、锌含量测定，秤0．5g处理好的植株样品，加硝酸、双氧水进行微波消解，用原子吸收分光光度计 （火焰法）测定铅、铜、铬、锌的含量，用石墨炉法测定镉铅含量。

1．3 评价方法与标准

1．3．1 土壤单项污染指数法 各元素的单项污染指数按下式计算：

公式中，Pi为土壤中污染物i的单项污染指数，Ci为土壤污染物i的实测值，Si为污染物i的评价标准。

1．3．2 土壤综合污染指数法 采用内梅罗综合污染指数法［11］对土壤重金属污染进行综合评价，计算公式为：

式中p为土壤污染指数，即内梅罗Newmerow污染指数，pmax为土壤污染物单项污染指数最大，pave为土壤污染物单项污染指数平均值；计算得出的污染指数按表1划分污染等级。

1．3．3 评价标准 采用表2中我国土壤环境质量标准（GB 15618－1995）［13］中的二级限量标准进行评价。

表1 土壤污染分级标准Table 1 Standards for pollution classification on soils

表2 土壤环境质量标准Table 2 Standards on environmental quality of soils（单位：mg·kg－1）

1．4 数据分析

采用DPS（12．50）统计软件进行数据分析。

2 结果与分析

2．1 茶园土壤重金属含量及安全评价

从表3可见，调查区域的土壤铜含量为3．97 ～19．13mg·kg－1，土壤铬含量为7．97～56．40 mg·kg－1，铅含量为12．26～134．74mg·kg－1，镉的含量为0．07～0．26mg·kg－1，土壤锌含量为13．30～307．52mg·kg－1，除尤溪新阳镇、安溪虎丘镇、永春玉斗乡3个调查区域的锌含量超出限量标准，其它重金属含量均未超出土壤环境质量二级限量标准。

以土壤环境标准中的二级标准作为限量标准利用内梅罗指数法进行茶园土壤安全评价，从表4可见，尤溪新阳镇、安溪虎丘镇、永春玉斗乡3个调查区域的P综大于0．7，占总调查区域的18．9%；其中安溪虎丘镇、永春玉斗乡两个调查区域的P综分别为1．125和1．044，污染等级达到了轻度污染；其它调查区域的茶园土壤重金属综合污染指数都小于0．7，说明这些调查区域的土壤安全等级都属于安全水平，污染水平为清洁。

2．2 茶叶重金属含量

由表5可见，调查区茶叶铜含量为3．25～4 1．0 0mg·kg－1，铬含量为0．4 2～7．6 4mg·kg－1，铅含量为0．46～4．71mg·kg－1，镉含量为0．019～0．129mg·kg－1，锌含量为15．44 ～31．28mg·kg－1。根据食品中污染物限量标准［14］（GB2762－2012）茶叶中铅的限量标准的为5mg·kg－1，铜的限量标准的为60mg·kg－1，调查区域茶叶的铅、铜含量均未超出限量标准，根据茶叶中铬、镐、汞、砷及氟化物限量［16］（NY659 －2003）茶叶中铬的限量标准为5mg·kg－1，镉的限量标准为1mg·kg－1，调查区域3个点铬含量超出限量标准。安溪县调查区域茶叶铜含量明显高于其他调查样点 （福州北峰除外），是否与安溪产茶区域优质茶品质相关，与当地的铜矿分布有关，有待于进一步研究。建瓯市和安溪县调查区域茶叶铬含量明显高于其他调查样点，且该调查区域土壤铬含量无明显相关性，这可能与该点茶树品种自身对铬的吸收能力有关。李云等［18］研究铅、铜、镉和铬4种重金属在茶叶中积累，结果表明铬的累积速率常数最大。

表3 不同地区表层平均土壤铜、铬、铅、镉、锌含量Table 3 Average contents of Cu，Cr，Pb，Cd，and Zn in surface soil at different localities

2．3 茶园土壤重金属含量对茶叶的影响

对茶园土壤及土壤与茶叶的各重金属进行相关性分析。从表6可见，土壤中铜与铬、镉有较强的相关性，这与叶琛等［19］结论一致，茶叶中的铜含量与土壤中的重金属含量都有一定的相关性；土壤铬与铅、镉、锌没有很强的联系，可能土壤中的铬与这3个元素不是同源的，而茶叶中的铬含量与所检测的土壤中重金属存在负相关，说明茶叶中的铬来源与土壤中的全量重金属相关性不大，茶叶铬含量偏高可能是茶园管理等综合因素造成的；土壤中铅与镉有极显著地相关性，茶叶中的铅含量与土壤中铅含量有较大的关系；土壤中镉除了与铅有极显著地相关外，与其他4个元素也存在正相关，而茶叶中的镉含量与土壤中所检测的重金属元素没有明显联系。茶叶中锌含量与土壤中的所测的金属含量没有显著相关，茶叶锌含量变化幅度较小 （15．44 ～31．28mg·kg－1）表征茶树对土壤锌元素吸收比较稳定一致。

表4 茶园土壤重金属污染指数Table 4 Indices on heavy metal pollution at tea plantations

表5 不同地区茶叶铜、铬、铅、镉、锌平均含量Table5AveragecontentsofCu，Cr，Pb，Cd，andZninteasfromdifferentlocalities

表6 茶园土壤重金属间及与茶叶重金属的相关性Table 6 Correlation between heavy metal contents in tea and soil

3 讨论与结论

3．1 福建主要产茶区域土壤重金属

调查区域的土壤铜含量为3．97～19．13 mg·kg－1，土壤铬含量为 7．97～56．40 mg·kg－1，铅含量为12．26～134．74mg·kg－1，镉的含量为0．07～0．26mg·kg－1，土壤锌含量为13．30～307．52mg·kg－1。茶园80%的土壤重金属元素铜、铬、铅和镉的含量污染等级达到安全等级，未超出二级限量标准，均符合国家无公害茶园土壤环境质量标准相应的浓度限值。污染个别存在但未呈现普遍分布趋势。说明福建主要产茶区域土壤达到清洁、安全生产的水平。

3．2 福建主要产茶区域茶叶重金属

调查区域茶叶铜含量为3．25～41．00 mg·kg－1，铬含量为0．42～7．64mg·kg－1，铅含量为0．46～4．71mg·kg－1，镉含量为0．019～0．129mg·kg－1，锌含量为15．44～31．28 mg·kg－1。调查区域茶叶的铅、铜、镉含量均未超出限量标准，铬有3个点含量为超出限量标准，这可能与该茶园的生态环境与施肥管理有关，有研究［17］表明施肥对茶园镉、铬、镍等的影响显著。所测茶叶的重金属含量除了铅与土壤中的全量铅与很大的相关性外，其他4个元素在茶叶中的含量与该土壤的背景值都没有明显的相关。

3．3 综合污染评价

调查区茶园的重金属铜、铅和铬的单因子污染指数小于0．7。表明茶园土壤属于清洁水平未受重金属铜、铅和铬的污染。少数茶园镉的单因子污染指数大于0．7小于1．0处于警戒线等级，属于尚清洁水平。个别茶园锌的单因子污染指数大于1．0，但茶叶的锌含量值变化幅度不大，说明茶树对土壤锌的吸收值比较稳定一致。原因可能与该区域土壤背景值、茶园栽培管理及周围的环境有一定关系。综合污染评价结果显示，除了安溪虎丘镇、永春玉斗乡2个点外所有调查区的综合污染指数均小于0．7。表明福建茶园土壤质量总体处于安全等级，属于清洁水平，适宜有机茶的生产。目前在茶园管理上要采取措施防治重金属的污染，以确保福建茶叶生产的优质高效。加强技术宣传，普及茶园安全知识，规范茶农施用肥料和农药。加强对茶园周围产生 “三废”的工业企业的监管等措施。

［1］谭和平，陈能武，黄苹，等．四川茶区土壤重金属元素背景值及其评价［J］．西南农业学报，2005，18（6）：747－751．

［2］张惠，马立锋，伊晓云，等．典型绿茶茶园土壤重金属空间分布特性及环境质量评价［J］．浙江农业科学，2015，56（9）：1385－1391．

［3］刘声传，罗显扬，赵志清，等 ．茶树对铅、镉、铜的吸收累积特性研究［J］．西南农业学报．2011，24（5）：1805－1812．

［4］李云，张进忠，童华荣，等．茶园土壤和茶叶中重金属的监测与污染评价［J］．环境科学与技术2008，31（5）：71－75．

［5］林清，葛慈斌，陈尧荣，福安市社口镇茶园土壤重金属含量与安全质量评价［J］，茶叶科学技术2010，（4）：8－10．

［6］李灵，梁彦兰，张玉，等，武夷岩茶核心种植区土壤重金属污染特征及土壤质量评价［J］．土壤通报，2013，44（3）：730 －735．

［7］刘义平．福安市茶园土壤质量现状及改良措施 ［J］．福建茶叶，2005，（3）：29－30．

［8］廖金成 ．安溪县茶园土壤和灌溉水环境质量评价 ［J］．农业资源与环境学报，2013，30（5）：72－75．

［9］徐丽红，吴全聪，周惠娟，等．浙西南地区茶园土壤和茶叶中重金属的监测与污染评价［J］．农业环境与发展，2012，（5）：86－90．

［10］林跃胜，方凤满，魏晓飞．皖南茶园土壤重金属化学形态及其生物有效性［J］．水土保持通报，2014，34（6）：59－63．

［11］叶文虎，栾胜基 ．环境质量评价学 ［M］．北京：高等教育出版社，1994．

［12］中国环境监测总站 ．中国土壤元素背景值 ［M］．北京：中国环境科学出版社，1990．

［13］国家环境保护局．GB 15618－1995土壤环境质量标准［S］．北京：中国标准出版社，1995

［14］中华人民共和国农业部．NY 5199－2002有机茶产地环境条件［S］．北京：中国标准出版社，2002．

［15］中华人民共和国卫生部．GB2762－2012食品中污染物限量标准［S］．北京：中国标准出版社，2012．

［16］中国农业部农业环境质量监督检验测试中心．NY 659－2003茶叶中铬、镉、汞、砷及氟化物限量标准 ［S］．北京：中国标准出版社，2003．

［17］孔樟良，谢国雄 ．杭州市典型茶园土壤与茶叶中重金属的积累与来源分析［J］．中国农学通报，2015，31（10）：226－231．

［18］李云，张进忠，童华荣，等．茶苗对重金属Pb Cu Cd和Cr的吸收累积规律［J］．农业环境科学学报，2009，28（3）：454－459．

［19］叶琛，李思悦，张全发．三峡库区消落区表层土壤重金属污染评价及源解析［J］．中国生态农业学报，2011，19（1）：146－149．

Heavy Metal Contaminations in Plantation Soils and Tea Products in Fujian

YAN Ming－juan，WU Yi－qun，ZHANG Hui，CHEN Meng－ya，CAI Shun－xiang，CHEN Zi－cong＊
（Soil and Fertilizer Research Institute，Fujian Academy of Agricultural Sciences，Fuzhou，Fujian350013，China）

Heavy metals in 53soil and 86tea samples collected from 16tea growing areas in southern，northern，and eastern Fujian were analyzed．The results showed that the content of Cu in the soils ranged from 3．97to 19．13 mg·kg－1；Cr，from 7．97to 56．40mg·kg－1；Pb，from 12．26to 134．74mg·kg－1；Cd，from 0．07to 0．26 mg·kg－1；and，Zn，from 13．30to 307．52mg·kg－1；while that of Cu in the teas，from 3．25to 41．00 mg·kg－1；Cr，from 0．42to 7．64mg·kg－1；Pb，from 0．46to 4．71mg·kg－1；Cd，from 0．02to 0．13 mg·kg－1；and，Zn，from 15．44to 31．28mg·kg－1．More than 80percent of the major tea－producing areas were considered clean as far as heavy metal pollution is concerned．Pb，Cu，and Cd，except Cr at 3locations，in the teas produced at the plantations did not exceed the safety limits．The Zn contents in the teas from the various surveyed areas were similar，suggesting a stable and limited Zn－absorption from soil by the tea plants．

tea plantation；soil；heavy metal；pollution

S571．1；X833

：A

：2096－0220（2016）02－0071－04

2016－04－16初稿；2016－05－16修改稿

福建现代农业产业 （茶叶）技术体系；福建省属公益类科研院所基本科研专项 （2015R1022－6）。

颜明娟（1969－），女，副研究员，主要从事农业环境研究。E－mail：yanmj163＠163．com

＊通讯作者：陈子聪（1963－），男，研究员，从事植物营养方面的研究。E－mail：zicongchen123＠163．com