刘 凡，刘 亚，张燕琴，彭思露

(乐山师范学院化学学院，四川乐山 614004)



峨眉山市和夹江县茶园土壤及茶叶重金属污染评价

刘 凡，刘 亚，张燕琴，彭思露

(乐山师范学院化学学院，四川乐山 614004)

[目的]研究峨眉山市和夹江县茶园土壤及茶叶Cu、Cr、Cd、Pb、As和Hg 6种重金属含量，并进行污染评价。[方法]采用原子吸收分光光度法测定重金属Cu、Cr、Cd、Pb的含量以及原子荧光分光光度法测定As、Hg的含量，以《土壤环境质量标准GB 15618—1995》为依据，采用单因子污染指数和综合污染指数对茶园土壤样品进行评价。[结果]Cu、Cr、Cd、Pb、As、Hg的平均含量分别为30.59、67.08、0.35、24.15、13.32、0.13 mg/kg，根据国家标准GB 15618—1995土壤环境质量二级标准值，Cd处于临界水平，而重金属Cu、Cr、Pb、As、Hg的单项污染指数均小于1.0，属于安全级别。以GB 2762—2012、NY 659—2003、NY/T 288—2012为依据，5个采样点茶园茶叶原料样品中的Cu、Cr、Cd、Pb、As、Hg的含量均远低于国标或部颁的最高含量限值。[结论]峨眉山市和夹江县区域茶叶中重金属是安全的，符合国家标准。

土壤；茶叶；重金属；土壤污染评价

目前世界所发现的山茶科植物共有23属380余种，而在我国西南的四川、云南和贵州3省有100多种。西南地区河谷纵横，山峦起伏，海拔高低相差悬殊，且地形地貌变化多端，形成了众多气候差异较大的小地貌区和小气候区，引起茶树种类变异，从而发展进化成热带型大叶种茶树、亚热带型中叶种茶树与温带型中叶种及小叶种茶树。被誉为“中国绿茶之都”的四川省乐山市茶园基地面积超过4万hm2，其茶叶年总产量达2.5万t，茶叶年产值达5.6亿元，分别占全省的25%、20%、27%[1]。

相对于其他茶叶种植区域的茶园土壤重金属调查与分析[2-6]，乐山市区域的茶园重金属调查较少。笔者以乐山市峨眉山市和夹江县的多处茶园为研究对象，通过对调查区域土样和茶样中Cu、Cr、Cd、Pb、As、Hg 6种重金属含量进行测定，并采用Pi单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法评价土壤中重金属污染程度，旨在为研究土壤中的重金属污染程度、防治茶园土壤重金属污染提供理论依据[3]。

1 材料与方法

1.1 样品来源及采集 采用由山坡底向山顶逐渐采样的方式，采集乐山市峨眉山市和夹江县2地的6个茶叶生产园区土壤及茶叶标本样品，采集土壤、原料茶叶时均遵循“S”型多点采样(图1)。

图1 “S”型多点采样Fig.1 Multipoint Sampliny by s type

1.2 仪器与试剂 原子吸收分光光度计(A3型，北京普析公司)，原子荧光分光光度计(630A型，北京瑞利仪器公司)，微波化学反应仪(COOLPEX型，上海屹尧公司)，电子分析天平(AE240型，METTLER公司)，玛瑙研钵，分样筛。

HNO3(优级纯)，HCl(优级纯)，HF(优级纯)，金属Cu、Zn、Ni、Cd、Pb(高纯试剂)，K2Cr2O7，(基准试剂)，As、Hg标准溶液(国家标准物质中心)，试验用水为高纯水。

1.3 样品消解与检测

1.3.1 土壤样品消解。将土样中的根、茎等杂质除净，然后将土壤样品编号、风干、磨碎、过筛，样品再次使用“四分法”取样备用。称取土壤样品约0.20 g，放于聚四氟乙烯消解罐中，加入6 mL浓HNO3、2 mL HF、2 mL HCl进行消解，消解完毕将无黑色颗粒的消解液转入聚四氟乙烯坩埚中并加入5 mL HNO3进行“飞硅”，加热至溶液呈白色或淡黄色的黏稠状为止，冷却后，用1%HNO3定容至50 mL。

1.3.2 茶叶样品消解。称取茶叶样品约0.20 g，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入6 mL浓HNO3、2 mL HCl，按“1.3.1”步骤进行消解，冷却后，用1%HNO3定容至25 mL。

1.3.3 检测方法。采用火焰原子吸收分光光度法测定重金属Cu、Cr的含量[7-9]，采用石墨炉原子吸收分光光度法测定重金属Pb、Cd的含量[10]，采用原子荧光分光光度法测定As、Hg的含量[11]。

1.4 土壤样品重金属含量评价标准与方法

1.4.1 评价标准。依据国家标准GB 15618—1995和农业部标准NY/T 391—2013的重金属限值对土壤质量进行评价(表1)。

表1 土壤环境质量二级标准值

依据国家标准GB 2762—2012和农业部标准NY 659—2003、NY/T 288—2012的重金属限值对茶叶质量进行评价(表2)。

表2 茶叶重金属限值

根据行业标准(农业部NY/T 359—2000)对所采集土壤样品的重金属进行土壤环境质量检测并进行质量分析[12](表3)。

1.4.2 评价方法。

1.4.2.1 单因子污染指数。单因子污染指数计算公式：

(1)

式中，Pi为土壤中重金属的单项污染指数，Ci为土壤中重金属的测量值，Si为二级土壤标准重金属i的最高限量(GB15618—1995)。Pi≤1，则土壤未被重金属污染；而Pi> 1，土壤受重金属i污染，即随着Pi值的不断增大，则土壤受重金属污染程度越大。

表3 土壤重金属污染等级划分

1.4.2.2 N．C.Nemerow(内梅罗 )综合污染指数。N．C.Nemerow综合污染指数计算公式：

(2)

1.4.2.3 姚氏综合指数法。姚氏综合指数法是先确定主要污染物的分指数，再确定所有污染物的平均分指数，其计算公式：

(3)

式中，max(Pi)为各污染指数的最大值。姚氏综合指数是主要污染物和平均污染程度两者影响的综合评价。

2 结果与分析

2.1 茶园土壤中重金属含量 采集峨眉山市和夹江县5个乡镇的茶园种植区土壤及相应的茶叶样品，对样品中Cu、As等重金属进行分析，结果见表4。

表4 峨眉山市和夹江县茶园土壤重金属含量

根据国家标准GB 15618—1995和农业部NY/T 391—2013的土壤环境质量标准限值，所采样土壤样本的Cd含量在0.12～0.45 mg/kg，其中，仙芽乡8个采样点的Cd含量超标15%～50%，而峨山乡9个采样点基本处于临界点，而Cu、Cr、Pb、As、Hg 5种重金属含量均未超过国家二级土壤的重金属标准限值，这说明峨眉山市和夹江县的茶园总体情况良好，个别茶园受Cd的轻度污染。

2.2 茶园土壤中重金属污染评价 以GB 15618—1995为基准，Cd的单因子污染指数Pi为0.60～1.23，土壤受Cd的污染较重，导致内梅罗综合污染指数P综(内)和姚氏综合污染指数P综(姚)较高，土壤处于警戒级别。但除Cd外，土壤中Cu、Cr、Pb、As、Hg的Pi≤0.70，土壤处于安全级别及清洁水平。由此可知，峨眉山市和夹江县的茶园土壤总体情况良好，处于警戒限，在茶树种植过程中需注意肥料、农药等影响土壤质量因素的管理，防止污染的扩大，影响茶叶质量(表5)。

表5 茶园土壤的重金属污染指数

2.3 茶叶原料样品中重金属含量及污染评价 在土壤标本相对应的采样点采集茶叶原料样品，以相同的测量方法测定茶叶标本中Cu、Cr、Cd、Pb、As和Hg重金属含量，结果见表6。

表6 茶叶原料样品中的重金属含量

根据国家标准或农业部标准GB 2762—2012、NY 659—2003、NY/T 288—2012，Pb的限量是5.00 mg/kg，对于采集的茶叶原料样品有7个点微量超标，占样品数的22%；而Cu、Cr、Cd、As、Hg均未超过标准的最高限量，这2个地区的茶叶原料重金属处于安全范围之内。

3 结论与讨论

(1)茶园区土壤标本采样点的重金属含量除Cd超过GB 15618—1995或NY/T 391—2013外，其余Cu、Cr、Pb、As、Hg 5种重金属含量均小于国家标准的限量值。Cd的单因子污染指数1.0

(2)对于原料茶叶，共采集标本32个，除7个标本样品的Pb轻微超标外，其余茶叶原料样品的重金属含量均小于国家或农业部的重金属含量标准，这2个区域茶叶中重金属是安全的，符合国家标准。

[1] 农业部种植业管理司经济作物处．2013年全国茶园面积、产量、产值统计[J]．茶叶科学，2014，34(3)：296.

[2] 程贤利，苏晨曦，陈文强.陕西汉中茶园土壤中重金属含量的测定分析[J].江苏农业科学，2015，43(5)：324-327.[3] 陈玉真，王峰，吴志丹，等.武夷山5种类型茶园土壤重金属剖面分布特征[J].茶叶学报，2015，56(3)：159-164.

[4] 石元值，阮建云，马立峰，等.茶树中镉、砷元素的吸收累积特性[J]．生态与农村环境学报，2006，22(3)：70-75．

[5] 刘元生，何腾兵，罗海波，等.贵阳市乌当区耕地土壤重金属污染现状及其评价[J].重庆环境科学，2003，25(10)：42-45.

[6] 陈保，蒲泓君，姜东华，等．普洱市某茶园土壤重金属含量及评价[J]．云南大学学报(自然科学版)，2011，33(S2)：470-473．

[7] 国家环保局，国家技监局.土壤质量 铜、锌的测定 火焰原子吸收分光光度法：GB/T 17138—1997[S].北京：中国环境科学出版社，1997.

[8] 国家环保局，国家技监局.土壤质量 镍的测定-火焰原子吸收分光光度法：GB/T1 7139—1997[S].北京：中国环境科学出版社，1997.

[9] 国家环保部.土壤 总铬的测定-火焰原子吸收分光光度法：HJ 491—2009[S].北京：中国环境科学出版社，2009.

[10] 国家环保局，国家技监局.土壤质量 铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法：GB/T 17141—1997[S].北京：中国环境科学出版社，1997.

[11] 宁波市环境监测中心.土壤和沉积物 汞、砷、硒、铋、锑的测定-微波消解/原子荧光法：HJ 680—2013[S].北京：中国环境科学出版社，2014.

[12] 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.

[13] 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)：748-751.

Pollutim Evaluation of Heavy Metals in Soil of Tea Plantations and Tea at Emeishan and Jiajiang

LIU Fan, LIU Ya, ZHANG Yan-qin et al

(College of Chemistry,Leshan Normal Universlty, Leshan, Sichuan 614004)

[Objective] The aim was to study heavy metal content in soil of tea plantations and tea at Emeishan and Jiajiang,and evaluate the pollution degree.[Method]Thecontent of Cu,Cr,Pb,Cd,As and Hg were determined by atomic absorption spectrophotometry and atomic fluorescence spectrometry,based on “GB15618 - 1995” of “soil environmental quality standard”, the single factor pollution index and comprehensive pollution index were used to evaluate the soil samples in tea plantation.[Result] The results showed that the average content of Cu, Cr, Cd, Pb, As,Hg were 30.59、67.08、0.35、24.15、13.32 and 0.13mg / kg in soils of the tea plantations, according to the national standard GB15618 - 1995 soil environmental quality secondary standard values, Cd in a critical level, and the single pollution index of Cu, Cr, Pb, Hg, as were less than 1.0, it belongs to the level of security. Based on GB2762-2012/NY659-2003 /NY/T288-2012 , the contentof Cu, Cr, Cd, Pb, As, Hg of tea samples of raw materialswere obtained in the five sampling point. The contents were much lower than the national standard or issued by the Department of the highest content limit. [Conclusion]The heavy metals content of Emeishan city and jiajiang county are safe and accord with national standard

Soil; Tea; Heavy metal; Soil pollution evaluation

四川省乐山市科技计划项目(14NZD021)。

刘凡(1964- )，男，四川成都人，高级实验师，从事光度分析研究。

2016-09-09

S 506

A

0517-6611(2016)32-0123-03