贵州雷山茶区土壤-茶叶重金属含量特征及饮茶风险评价

2020-06-24刘春林彭益书倪莘然杨瑞东

浙江农业学报 2020年6期

刘春林，张建，彭益书，倪莘然，杨瑞东，*

(1.贵州大学资源与环境工程学院，贵州贵阳 550025； 2.贵州大学茶学院，贵州贵阳 550025)

茶叶是我国具有资源优势和文化底蕴的传统绿色健康饮品，在世界6大健康饮品中居首位。茶叶中富含许多对人体健康有益的矿物元素和化学组分，如茶多酚、儿茶素、咖啡碱等。喝茶不仅可以预防心脑血管疾病、降血脂，还具有抗癌等诸多保健功效。然而，茶叶中也含有一些对人体有害的重金属元素，这些重金属元素可通过饮茶途径进入人体，从而构成健康风险。近年来，关于茶叶重金属与饮茶健康的问题备受国内外学者关注[1]。学者们已围绕茶叶重金属含量与茶树器官[2]、大气沉降[3]、土壤环境质量[4-5]和施肥[6]等开展了深入的研究工作。管培彬等[7]研究表明，茶叶中As含量小于1.16 mg·kg-1时，无论以何种方式摄入茶叶，均不会对人体健康造成威胁；张清海等[8]在贵州云雾茶区开展了一系列的研究工作，表明贵州云雾茶对土壤中重金属元素的富集能力从高到低依次为Cu>Cd>Hg>Pb>Cr>As，茶叶-茶汤系统重金属浸出率最高的元素为Hg，且Hg和Cu在土壤-茶叶-茶汤系统具有较大的富集系数和浸出率；王峰等[9]研究表明，土壤pH是影响土壤Cd有效性的主要因素，试验条件下茶汤和茶叶中Cd的致癌健康年均风险分别为6.33×10-7和4.42×10-6，可以安全饮用。

雷山县是黔东南州主要的茶叶产区之一，植茶历史悠久，形成了很多名茶品牌，以“云雾绿茶”“银球茶”“清明茶”等黔茶品牌闻名全国。截至2018年，雷山县有著名茶叶企业130家，合作社40家，省龙头企业11家，州级龙头企业13家，并获得了“中国茶文化之乡”“中华文化名茶”等众多荣誉称号。目前，关于雷山茶区土壤、茶叶重金属含量特征和饮茶健康风险等的研究较少，在本研究检索范围内仅见关于雷山清水江组分布区茶叶种植区矿质元素的调查分析[10]。为此，特在贵州省雷山县番召组、清水江组地层分布区开展茶园土壤-茶叶重金属元素的含量调查，分析茶客的饮茶健康风险，为贵州雷山优质茶叶的规模化种植提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

雷山县位于黔东南苗族侗族自治州(107°55′～108°22′E，26°02′～26°34′N)，年平均气温在15～16 ℃，年最高气温35.6 ℃，最低气温-8.9 ℃，年无霜期249～259 d，属于中亚热带季风湿润气候，年均降水量1 287.6 mm。境内地貌以山为主(云贵高原湘桂丘陵盆地过渡斜坡地带)，海拔最高点2 178.8 m，最低点484 m。境内植被茂盛，森林覆盖率高，林地面积占全县总面积的70.1%，具有得天独厚的生态环境资源。近几年来，雷山茶产业发展迅速，有机茶叶面积653.2 hm2，年茶产品产量3 950 t，年产值5.4亿元，是贵州绿色生态茶叶的重要生产基地。茶叶生产已经成为雷山农村经济的重要支柱。

1.2 样品采集与测定

根据雷山县整体茶区分布情况和地形地貌特征，选定具有代表性的样点进行分析采样。采用蛇形布点法，采样点间距2～4 km，于茶叶成熟期(2018年4月初)完成样品采集。采集表层土壤样品(0～20 cm)共计24份，采集方法为X形5点(X的4个顶点和中心位置)混合法取样，装入透气布袋中。研究区地层主要为青白口系板溪群番召组(Ptbnbf2)、清水江组(Ptbnbq2)分布，基岩为变余砂岩、粉砂岩，土壤类型主要为砂质黄壤。采样过程中为避免目标土壤受金属工具污染，采用无污染木质取土器；刮掉土壤薄尘与金属工具接触的部分后再进行取样，之后记录茶区土壤类型，并用北斗K20S型GPS仪(西安誉测仪器设备有限公司，中国)记录采样点位置、海拔等信息，同时采集同点茶树茶叶(一芽两叶，大小相似)样品24份。茶叶品种为福鼎大白茶、龙井茶43、安吉白茶。研究区采样点分布示意图见图1。

土壤样品风干后剔除植物根系、碎石等杂物，置于DHG-9070型恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司，中国)中于40 ℃烘至恒重，用木棍碾碎，过2 mm的尼龙筛，再用玛瑙研钵研磨过0.149 mm尼龙筛，做好标记，装入密封袋中。茶叶样品先以自来水清洗，再用去离子水(18.2 MΩ·cm、25 ℃)冲洗3遍，之后在恒温鼓风干燥箱中60 ℃烘至恒重(12 h)，用DFT-100型手提式高速粉碎机(上海精胜科学仪器有限公司，中国)将茶叶打磨至能过200目筛(孔径0.075 mm)，

做好标记密封保存。土壤和茶叶样品送至广州澳实分析有限公司完成测试。茶叶样品采用王水消解、HCl定容。因元素在不同溶液中的溶解度不同，因此将土壤样品分别做2份进行测试：一份采用王水消解，去离子水定容；另一份用HNO3-HClO4-HF-HCl消解，稀HCl定容。所有茶叶、土壤样品均同时采用Elan 9000型电感耦合等离子体质谱仪(Perkin Elmer，美国)和5110型电感耦合等离子体发射光谱仪(Agilent，美国)进行检测。土壤pH值测定：土、水按1∶2.5的质量体积比浸提，用三信SX-620酸度计(上海右一仪器有限公司，中国)测定浸提液的pH值。

1.3 土壤重金属污染评价方法

1.3.1 地累积指数法

参考Muller[11]提出的地累积指数法评估模型，以贵州A层土壤背景值为标准，根据地累积指数(Igeo)的计算结果，将重金属污染划分为7个等级：Igeo≤0，无污染；05，极严重污染。

图1 贵州雷山茶区采样点分布示意图Fig.1 Distribution map of tea sampling sites in Leishan

1.3.2 潜在生态风险指数法

潜在生态风险指数法的计算公式参见文献[12]，以贵州省土壤背景值[13-14]为评价标准，并参照徐争启等[15]的研究结果，对本研究涉及的重金属毒性响应系数做如下调整：Hg调为40，Cd调为30，As调为10，Cu、Ni、Co、Pb均调为5，Cr调为2，Zn和Mn调为1。RI为多种金属元素的综合潜在生态风险指数，为多种金属元素单项潜在生态风险指数(Ei，下标i表示相应的重金属元素)的加合。

Ei分级标准如下：Ⅰ级，Ei<40，低风险；Ⅱ级，40≤Ei<80，中等风险；Ⅲ级，80≤Ei<160，较高风险；Ⅳ级，160≤Ei<320；高风险；Ⅴ级，Ei≥320，很高风险。

RI分级标准如下：Ⅰ级，RI<150，低风险；Ⅱ级，150≤RI<300，中风险；Ⅲ级，300≤RI<600，重风险；Ⅳ级，RI≥600，严重风险。

1.4 茶叶对重金属元素的生物富集系数

为了进一步分析茶叶对重金属元素的吸收情况，采用生物富集系数(BCF)来表征重金属在植物-土壤中的迁移变化情况[16-17]。BCF值越大，表明茶叶富集重金属元素的能力越强。

1.5 茶叶健康风险评价

茶叶中的重金属一旦过量摄取，会对人体健康造成影响。采用如下健康风险评价模式：

VEDI=(C×FIR×VTR)/(WAB×1 000)

(1)

式(1)中：VEDI代表估计每日摄入量(EDI)的值(mg·kg-1·d-1)；C为茶叶中重金属元素的含量(mg·kg-1)；FIR代表饮茶率(g·d-1)，取值为10 g·d-1[18]；VTR代表热水浸泡茶叶时，元素从茶叶浸出到茶汁的转化率，参照前人研究结论[19-23]，设定Cu、Zn、As、Mn、Cr的转化率分别为28.7%、19.3%、16.2%、22.5%、42.0%，Cd、Pb的转化率分别为6.6%、19.8%，Hg的转化率为45.2%，Ni的转化率为30.0%，Co的转化率为49.3%；WAB代表人群平均体重，成年男性取值为70 kg[24]，成年女性取值为50 kg[25]，儿童取值为30 kg[26]。

单个重金属元素的致癌风险指数(THQ)计算公式如下：

VTHQ=VEDI/VRfD。

(2)

式(2)中：VTHQ代表THQ的值，当VTHQ<1时，表示不会对人体造成致癌风险；VRfD代表饮茶时，重金属元素摄入的参考剂量(mg·kg-1·d-1)，参照相关文献[20，22，27]，将Cu、Zn、As、Mn、Cd、Pb、Hg、Ni、Co的口服参考剂量(RfD)分别设定为4.0×10-2、3.0×10-1、3.1×10-4、1.4×10-1、1.0×10-3、3.6×10-3、2.0×10-4、2.0×10-2、3.0×10-4mg·kg-1·d-1，因为Cr6+在胃中的酸性环境下会转变成为Cr3+[28]，因此将Cr的口服参考剂量参照Cr3+设定为1.5 mg·kg-1·d-1。

饮茶的重金属风险并不限于单个金属元素，为此，引入重金属暴露危害指数(HI)来表示综合饮茶健康风险，其在数值上等于所有供试重金属元素THQ值的加合，HI值小于1，则说明该茶饮不具有致癌风险。

1.6 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2016和SPSS 25.0软件进行数据处理，用Coreldraw X8软件绘图。

2 结果与分析

2.1 土壤重金属含量特征

贵州雷山县变余砂岩分布区茶园土壤中10种重金属元素的含量分布如表1所示。土壤中10种重金属元素的平均含量从大到小依次为Mn>Zn>Cr>Pb>As>Ni>Cu>Co>Hg>Cd。与贵州省A层土壤背景值[13-14]相比，土壤Hg的平均含量为0.181 mg·kg-1，高于贵州省A层土壤背景值。10种重金属元素中，仅Mn的变异系数大于50%，表明研究区土壤Mn的含量分布有一定的随机性和差异性。与最新发布的GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》相比，研究区茶园土壤10种重金属中仅个别土壤的As、Cd含量超标，超标个数分别为1和3个，超标率分别为4.2%和12.5%(n=24)。整体来看，贵州雷山茶区土壤质量良好。导致部分土壤As、Cd超标的原因可能与该区地质背景有关。有研究表明，油饼改良剂(OCA)可以降低土壤中镉的污染[29]。此外，适宜茶树生长的土壤pH为3.5～5.5，最适宜pH为5.0，而雷山茶区土壤的pH在3.3～4.6(均值3.8)，建议适当施用生理中性和生理碱性肥料、石灰粉，以有效缓解土壤酸化。

表1 贵州雷山茶区土壤重金属元素含量分布(n=24)

Table 1 Distribution of heavy metals contents in Leishan (n=24)

统计项Statistical itemAsCdCoCrCuHgNiPbZnMn最大值 Maximum/(mg·kg-1)40.30.42612.868.024.00.35326.850.31021 730最小值 Minimum/(mg·kg-1)9.300.0752.5021.07.200.0776.4016.736.7102.0平均值 Mean/(mg·kg-1)16.80.1806.5043.314.10.18115.730.474.9425.7标准差 Standard deviation/(mg·kg-1)8.110.0852.5314.54.850.0875.037.1218.4334.9变异系数 Coefficient of variation/%48.046.138.933.534.548.032.023.424.578.7贵州省A层土壤背景值20.00.24819.295.932.00.11039.135.299.5794.0Background values of A layer soil in Guizhou/(mg·kg-1)土壤环境质量标准Soil quality standard (pH<5.5)/(mg·kg-1)40.00.3—15050.01.360.070.0200—土壤样品超标个数Number of samples exceeding soil quality standard1300000000

2.2 土壤重金属相关性分析

贵州雷山茶区土壤中10种重金属元素及其与土壤pH、海拔的相关性分析结果如表2所示：土壤中Cr与Cu、Hg、Ni呈现极显著(P<0.01)正相关，Cu与Ni、Pb呈极显著(P<0.01)正相关，Pb与Cd、Cu、Hg呈极显著(P<0.01)正相关，Co与Mn、Zn呈极显著(P<0.01)正相关，Ni与Zn呈极显著(P<0.01)正相关，表明以上元素具有较高的同源性。土壤中As与Co、Zn呈显著(P<0.05)负相关，可能与元素之间存在某种拮抗作用有关，而与其他重金属元素的相关性系数较低，说明其来源不唯一。土壤pH与重金属As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、Mn无显著相关性。研究区土壤Cr与海拔呈现极显著(P<0.01)正相关，与Hg、Ni呈显著(P<0.05)正相关，随着海拔的不断升高，土壤中Cr、Hg、Ni的含量逐渐增加，这可能与该区的海拔高度、大气沉降等具有一定的关系。

2.3 土壤重金属污染评价

以贵州土壤背景值作为参考，采用地累积指数法对贵州雷山茶区土壤重金属污染进行评价，计算结果如图2所示。土壤中Hg的Igeo值最大，介于1～2，呈现中度污染特征。As、Cd、Mn的Igeo最大值介于0～1，呈现轻度污染特征，而Pb、Zn、Cr、Cu、Ni、Co的Igeo最大值均低于0，为无污染等级。As、Cd、Hg、Mn的污染样点数分别占总样点数(n=24)的8.33%、8.33%、50.00%、4.17%，含Hg的污染土壤样品占比最大。从茶区整体土壤质量来看，10种重金属的平均地累积指数(Igeo)均小于0，表明茶区整体土壤质量较好。

表2 雷山土壤重金属元素及其与土壤pH、海拔的相关性(n=24)

Table 2 Correlation within heavy metal elements and soil pH， altitude in Leishan

统计项Statistical itemAsCdCoCrCuHgNiPbZnMnpHCd-0.077Co-0.420∗0.287Cr0.1660.0450.028Cu-0.1050.3390.474∗0.685∗∗Hg0.2090.273-0.0310.559∗∗0.422∗Ni-0.116-0.0100.3370.833∗∗0.712∗∗0.247Pb-0.0720.707∗∗0.3740.3710.559∗∗0.629∗∗0.261Zn-0.415∗0.0840.725∗∗0.1170.363-0.1880.568∗∗0.166Mn-0.2460.457∗0.823∗∗-0.0310.419∗-0.0520.1270.2670.444∗pH-0.195-0.0450.126-0.197-0.160-0.2770.015-0.1710.242-0.031海拔Altitudes0.178-0.015-0.0550.643∗∗0.3960.490∗0.429∗0.3310.069-0.081-0.170

*与**分别表示显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关。下同。

* and ** represented significant correlation atP<0.05 andP<0.01， respectively. The same as below.

图2 贵州雷山茶区土壤重金属Igeo含量特征Fig.2 Igeo of soil heavy metals in Leishan， Guizhou

土壤中10种重金属元素的潜在生态风险指数(Ei)结果详见表3。雷山茶区土壤Hg的Ei值最大，范围在28.0～128.0，均值为65.9，呈现中等风险。含Hg污染的土壤样点占比分别为：Ⅰ级，25%；Ⅱ级，50%；Ⅲ级，25%(表4)。这表明Hg是研究区主要的污染因子。其他9种重金属元素的平均Ei值均小于40，呈现低风险特征。除Mn外，其他9种重金属元素的Ei值变异系数均低于50%。研究区内土壤Mn的Ei值属于高度变异，与该区基岩和土壤背景值有一定关系。魏晓[30]研究表明，贵州番召组、清水江组分布区母岩中含有大量的火山凝灰岩，上覆土壤中锰质膜发育。

从综合潜在风险指数(RI)(表3～4)来看，土壤重金属RI值在48.2～224.0，均值为110.0，属于低风险级别。RI各级别占比为：Ⅰ级，83.3%；Ⅱ级，16.7%。

综合地累积指数法和潜在生态风险指数法的评价结果，Hg是贵州雷山茶区土壤主要的污染因子，但雷山茶区土壤中的Hg尚未超过相应国家标准(GB 15618—2018)的限量要求。

2.4 茶叶重金属含量特征

茶叶中的重金属元素主要来源于土壤，且受土壤背景值的影响。贵州雷山茶叶(嫩叶和老叶)10种重金属的含量统计结果如表5所示。茶树嫩叶各重金素元素含量的平均值从高到低依次为Mn>Zn>Cu>Ni>Cr>Co>Pb>Cd>As>Hg，老叶除Pb、As、Hg外，其他元素含量的排序均与嫩叶相似。导致老叶与嫩叶中Pb、As、Hg含量排序差异的原因，可能与大气沉降和土壤背景值有关。雷山茶区土壤Hg背景值较高，但在茶树老叶和嫩叶中含量均最低，说明茶树对Hg的吸收具有低效性。分析发现，老叶As、Cd、Cr、Mn、Pb、Hg的平均含量显著(P<0.05)高于嫩叶，而嫩叶中Cu、Zn、Ni、Co的平均含量显著(P<0.05)高于老叶，其中老叶Hg、Pb、Mn的平均含量分别是嫩叶的17.7、6.1、4.9倍，说明老叶对重金属Hg、Pb、Mn具有较强的积累特性，而嫩叶对Cu、Zn、Ni、Co的吸收积累强于老叶。此外，嫩叶中Zn的平均含量达到48.3 mg·kg-1，是伊朗红茶的1.67倍[31]，高于凤岗锌硒茶(DB52/T489—2015)的富锌标准(40 mg·kg-1)，对于富锌茶的开发非常有利。对照NY/T 288—2018《绿色食品茶叶》、NY 659—2003《茶叶中铬、镉、汞、砷及氟化物限量》和GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中真菌毒素限量》，研究区茶叶中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb平均含量均低于国家限定标准(分别为2、1、5、30、0.3、5 mg·kg-1)，表明该地区茶叶中重金属含量总体处于安全等级。

表3 雷山茶区土壤重金属潜在生态风险指数(n=24)

Table 3 Potential ecological risk index of heavy metals in Leishan(n=24)

统计项Statistical itemEiAsCdCoCrCuHgNiPbZnMnRI最大值 Maximum20.20 51.5 3.08 3.55 3.75 128.0 3.43 7.15 1.03 2.18 224.0最小值 Minimum4.65 9.07 0.60 1.10 1.13 28.0 0.82 2.37 0.37 0.13 48.2平均值 Mean8.38 22.2 1.56 2.26 2.20 65.9 2.01 4.32 0.75 0.54 110.0标准差 Standard deviation4.06 10.3 0.610.76 0.76 31.6 0.64 1.01 0.18 0.42 38.4变异系数 Coefficient of variation/%48.446.138.933.534.548.032.023.424.578.734.8

表4 雷山茶区土壤重金属潜在生态风险指数频率特征(n=24)

Table 4 Characteristic of heavy metal potential ecological risk index in Leishan(n=24)

表5 雷山茶叶重金属含量特征

Table 5 Characteristics of heavy metals in Leishan tea mg·kg-1

叶片类型Leaf type 统计项Statistical itemAsCdCoCrCuHgNiPbZnMn嫩叶最大值 Maximum0.1120.2430.6760.73024.10.01119.650.47659.81 555Young leaves最小值 Minimum0.0200.0160.0650.13010.80.0025.550.10641.1273(n=24)平均值 Mean0.0500.0530.3200.41117.30.00611.580.26848.3743标准差 Standard deviation0.0230.0450.1670.1873.30.0023.940.0905.4324变异系数 Coefficient of variation/%45.884.452.245.419.139.934.133.511.243.6老叶最大值 Maximum0.3380.1840.3460.96013.80.13515.352.86024.86 270Mature leaves最小值 Minimum0.0920.0480.0620.3005.90.0741.530.91112.91 420(n=24)平均值 Mean0.1690.0950.1590.5639.50.1066.691.64517.93 661标准差 Standard deviation0.0630.0370.0720.1871.80.0164.080.5293.41 590变异系数 Coefficient of variation/%37.138.645.033.319.114.961.032.119.143.4

在贵州6个主要茶叶产区中，雷山茶区茶叶Cu含量明显高于其他茶区[21，32](表6)，这可能与该区土壤Cu的地球化学背景值具有一定关系；Cd含量仅高于罗甸茶区，As、Cr、Hg、Pb含量最低。综上，从重金属含量来看，雷山茶区茶叶质量整体较好。

2.5 茶叶-土壤重金属元素及pH相关性分析

对贵州雷山茶区茶叶重金属元素与土壤对应元素及土壤pH进行相关性分析，结果如表7所示。嫩叶中仅Cd、Cr、Ni、Mn、Pb、Hg与土壤对应元素含量呈显著(P<0.05)正相关，说明嫩叶中As、Co、Cu、Zn的来源不唯一。老叶中仅Ni、Mn、Co与土壤对应元素的含量呈显著(P<0.05)相关性。王阳等[33]研究表明，大气沉降对茶叶Pb、Cr、Cd的积累具有一定影响，而导致老叶和嫩叶中重金属元素相关性差异的原因，可能还包括重金属元素在老叶、嫩叶中的累积能力。要特别指出的是，茶树老叶和嫩叶中含量最多的均是Mn，而老叶和嫩叶中Mn与土壤Mn含量的相关系数分别为0.566、0.592，且相关性均达到极显著(P<0.01)水平。此外，茶树嫩叶和老叶中10种重金属元素与土壤pH值的相关性均未达到显著水平(数据未给出)。

2.6 茶叶重金属富集特征

土壤中的重金属元素主要通过茶树根系进入植物体内并累积，采用BCF(茶叶中重金属与土壤重金属含量的比值)来反映茶叶中的重金属迁移能力与富集程度。从表8可以看出，老叶和嫩叶对Mn的富集能力最强，其次是Cu，而对Co、Pb、Cr、As的富集能力较弱，且以对As的BCF最低。这可能与茶叶中的多酚可高效抑制土壤中无机砷化合物的吸收有关。嫩叶中各重金属元素的BCF从高到低依次为Mn>Cu>Ni>Zn>Cd>Co>Hg>Cr>Pb>As，而老叶中各重金属元素的BCF从高到低依次为Mn>Cu>Hg>Cd>Ni>Zn>Pb>Co>Cr>As，茶树老叶对Mn、Cd、Cr、As、Hg、Pb的富集能力强于嫩叶，而嫩叶对Cu、Zn、Co、Ni的富集能力强于老叶，尤其是对Cu、Zn的富集能力显著(P<0.05)强于老叶。

表6 贵州主要茶叶产区茶叶重金属含量(n=24)

Table 6 Heavy metals contents in major tea producing areas in Guizhou

mg·kg-1

表7 雷山茶叶-土壤重金属元素及pH相关性(n=24)

Table 7 The correlation of heavy metals of tea， soil and pH in Leishan (n=24)

叶片类型 Leaf typeAsCdCoCrCuHgNiPbZnMn嫩叶Young leaves0.1130.593∗∗0.2230.681∗∗0.3740.460∗0.796∗∗0.542∗0.1180.592∗∗老叶Mature leaves0.204-0.0550.456∗0.3890.2990.1270.611∗∗0.2130.1660.566∗∗

2.7 茶叶重金属健康风险评价

贵州雷山茶叶的饮茶健康风险评价结果如表9所示。对贵州雷山茶区茶树嫩叶而言，不同人群饮茶途径的10种重金属元素估计每日摄入量(EDI)均值从高到低依次均呈现为Mn>Zn>Cu>Ni>Cr>Co>Pb>As>Cd>Hg，与云南大叶种、昆明小叶种、乌牛早的EDI排序相似[34]；而对雷山茶区茶树老叶而言，不同人群饮茶途径的10种重金属元素EDI均值从高到低依次为Mn>Zn>Cu>Ni>Pb>Cr>Co>Hg>As>Cd，与福建省乌龙茶的重金属EDI值排序相似[22]。贵州雷山茶区茶树嫩叶和老叶的平均EDI值均表现为Mn最高，其次为Zn、Cu。嫩叶Cu、Zn、Co、Ni的EDI高于老叶，老叶Mn、Cr、Pb、As、Cd、Hg的EDI高于嫩叶。其中，Zn、Cu属于人体必需的元素，因此当饮用嫩叶茶时需注意过量Co、Ni的摄入。

重金属在人体内代谢缓慢，若长期积累，可能会对人体造成损伤。贵州雷山茶叶中10种重金属元素通过饮茶途径所引起的THQ和HI如表10所示。可以看出，茶树嫩叶中10种重金属对成年男性、女性和儿童的目标重金属危害指数(THQ均值)从大到小依次均为Mn>Co>Ni>Cu>Zn>As>Pb>Hg>Cd>Cr，与江西绿茶的平均THQ值排序相似[20]。茶树老叶中10种重金属对成年男性、女性和儿童的目标重金属危害指数(THQ均值)从大到小依次均为Mn>Co>Hg>Ni>Pb>As>Cu>Zn>Cd>Cr。茶树嫩叶中目标重金属对成年男性、成年女性和儿童所造成的THQ值均小于1，表明嫩叶茶中单一重金属不会对人体健康构成威胁。但饮用老叶茶对不同人群的健康风险存在一定差异：成年男性饮用老叶茶所引起的单一重金属THQ值均小于1，而成年女性和儿童在饮用老叶茶时，重金属Mn的THQ值大于1，说明应当注意Mn的过量摄入。Cao等[35]研究表明，添加剂(糖、单宁酸)可以改变人体对Mn的吸收率。本研究中，Mn在茶树老叶和嫩叶中的THQ值均最大，说明锰是饮茶途径中最具有生物可接近性的元素。Erikson等[36]研究表明，锰在人体主要以胆汁吸收Mn(Ⅱ)的形式进入肠道，且吸收率达到6%。从HI结果来看，嫩叶茶中10种重金属的HI值小于1，不会对成年男性、成年女性和儿童的人体健康构成威胁；而成年女性和儿童饮用老叶茶的HI值大于1，提示其饮茶风险高于男性。茶汁中Mn的THQ在单点样品HI值中的占比最大，说明锰的摄入是构成雷山茶区饮茶风险的主要因素。当以老叶茶作为日常饮品时，女性、儿童应当注意锰的摄入，以防止慢性中毒。联系到茶叶中Mn含量与土壤Mn含量间显著的相关性，为降低成年女性和儿童饮用雷山茶区茶叶的健康风险，建议可从土壤因素着手。

表8 雷山茶叶重金属元素的生物富集系数(n=24)

Table 8 Average bioconcentration factor of heavy metals Leishan tea(n=24)

叶片类型Leaf typeAsCdCoCrCuHgNiPbZnMn嫩叶 Young leaves0.003 0.301 0.054 0.010 1.36 0.036 0.76 0.009 0.69 2.19 老叶 Mature leaves0.011 0.620 0.026 0.014 0.75 0.721 0.41 0.056 0.25 11.1

表9 不同人群饮用雷山茶叶的重金属估计每日摄入量

Table 9 Estimated daily intake of heavy metals for different populations due to consumption of Leishan tea mg·kg-1·d-1

人群Crowds叶片类型Leaf typeMnZnCuNiCrCoPbAsCdHg成年男性Male adult嫩叶Young leaves2.45×10-21.33×10-37.09×10-44.96×10-42.49×10-52.14×10-57.49×10-61.16×10-65.06×10-73.37×10-7老叶Mature leaves1.18×10-14.92×10-43.90×10-42.87×10-43.38×10-51.12×10-54.65×10-53.92×10-68.95×10-76.83×10-6成年女性Female adult嫩叶Young leaves3.43×10-21.86×10-39.93×10-46.94×10-43.48×10-53.00×10-51.05×10-51.63×10-67.09×10-74.72×10-7老叶Mature leaves1.65×10-16.89×10-45.46×10-44.02×10-44.73×10-51.57×10-56.52×10-55.49×10-61.25×10-69.56×10-6儿童Children嫩叶Young leaves5.71×10-23.11×10-31.65×10-31.16×10-35.81×10-55.00×10-51.75×10-52.71×10-61.18×10-67.86×10-7老叶Mature leaves2.75×10-11.15×10-39.10×10-46.69×10-47.88×10-52.61×10-51.09×10-49.15×10-62.09×10-61.59×10-5

表10 不同人群饮用雷山茶叶的目标重金属危害指数和综合危害指数

Table 10 Target hazard quotient and hazard index of heavy metals for different populations due to consumption of Leishan tea

人群Crowds叶片类型Leaf typeTHQMnCoNiCuZnAsPbHgCdCrHI成年男性Male adult嫩叶Young leaves1.71×10-17.51×10-22.48×10-21.77×10-24.44×10-33.75×10-32.11×10-31.76×10-35.03×10-41.65×10-53.01×10-1老叶Mature leaves8.41×10-13.73×10-21.43×10-29.74×10-31.64×10-31.26×10-21.29×10-23.41×10-28.95×10-42.25×10-59.64×10-1成年女性Female adult嫩叶Young leaves2.45×10-11.00×10-13.47×10-22.48×10-26.21×10-35.25×10-32.91×10-32.36×10-37.09×10-42.32×10-54.22×10-1老叶Mature leaves1.185.22×10-22.01×10-21.36×10-22.30×10-31.77×10-21.81×10-24.78×10-21.25×10-33.15×10-51.35儿童Children嫩叶Young leaves4.08×10-11.67×10-15.79×10-24.14×10-21.04×10-28.75×10-34.86×10-33.93×10-31.18×10-33.87×10-57.03×10-1老叶Mature leaves1.968.70×10-23.35×10-22.27×10-23.83×10-32.95×10-23.02×10-27.96×10-22.09×10-35.25×10-52.25