茶葉中重金屬含量影響因素的研究進展

杜蕾 郎紅 邵輝 曾艷 陳亞 王永佳 李霞雪

摘 要：隨著國內外對茶的食用安全和衛生問題的日益關注，茶葉重金屬含量已成為衡量茶葉品質的重要指標。圍繞茶樹種質資源、成品茶制作生產工藝和茶樹生長環境，該文總結了目前茶葉重金屬研究的主要方向和成果，分析了茶葉中重金屬的來源、影響因素及其轉運富集機理，為茶園基地建設提供參考，為茶葉質量評價及提高提供依據，為重金屬污染防控和茶葉安全管理明確方向。

關鍵詞：茶葉;重金屬;影響因素;研究進展

中圖分類號 S571.1 文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2018）20-0040-3

Abstract：As the attention of tea safety and hygiene has increased，heavy metal content in tea has become an important indicator of tea quality.This paper summarizes the main research directions and achievements of heavy metals in tea around the tea germplasm resources，the production process of commodity tea and the growth environment of tea plant.We analyzed the sources，influencing factors and transport enrichment mechanism of heavy metals in tea. It can provide a reference for the construction of tea garden base，provide a basis for the evaluation and improvement of tea quality，and determine the direction for the prevention and control of heavy metal pollution and the safety management of tea.

Key words：Tea;Heavy metals;Influence factors;Progress

我國飲茶歷史悠久，可追溯上千年，由于茶葉中含有較多有益成分，如氨基酸、茶多酚等均有益于身體健康，所以古話云“早上一杯茶，餓死賣藥人” [1]。茶葉是我國最重要的經濟作物之一，隨著生活水平提高，人們也開始關注茶葉中微量的有害重金屬污染狀況。重金屬在土壤中難以降解且可以轉移到植株，在酸性土壤尤為明顯。茶樹生長要求酸性土壤，這就導致重金屬更易在茶樹上富集[2]。筆者從茶樹種質資源、成品茶制作生產工藝和茶樹生長環境3個方面總結了目前茶葉重金屬研究的主要方向和成果，分析了茶葉中重金屬的來源，為其治理提供參考。

1 茶葉重金屬含量的影響因素

1.1 茶樹種質資源

1.1.1 茶樹品種 茶葉中富含多種重金屬元素，不同的茶樹品種對重金屬元素富集能力不同，同一元素在不同品種中的含量差異較大[3]。劉聲傳研究表明，長期生長在高背景的土壤中，受重金屬脅迫，同一生境中的茶樹會分化出具有不同吸收累積特性的種質資源，有的品種富集能力強，有的品種則選擇性富集，甚至拒吸或者少吸[4]。

普洱茶相比其他茶葉更容易吸收土壤中的鋁元素，是能夠吸收鋁元素的少數植物之一，因此其中的鋁元素含量也遠高于紅茶、綠茶、花茶、烏龍茶等 [5]。在同一生境中不同茶樹品種對不同重金屬的吸收累積能力上的差異主要是遺傳調控、生長環境等因素在起作用[6]。這類研究主要集中在從宏觀上對茶樹品種和類型進行分析，了解茶樹種質資源，對探索茶樹重金屬累積與調控具有重要的意義。

1.1.2 茶樹不同部位 植物對重金屬的富集存在種間差異的同時還存在種內差異，同一重金屬在茶樹不同部位中的含量也不相同。從茶樹中重金屬富集系數來看，鎘和銅大于鉛，說明茶樹從土壤富集鎘銅的能力大于鉛;但從轉移系數來看，鉛大于鎘和銅，說明鉛從茶樹根部轉移到葉的能力更強[7]。茶樹中的鉛、汞、鉻會隨生長時間而積累增加，表現為老葉中含量均極顯著高于新葉，而銅會優先滿足新葉的生長需要，新葉在成為老葉的過程中銅會流失，則表現為新葉銅含量顯著高于老葉[8]。綠茶采用嫩葉，烏龍茶和紅茶采用老葉，結果卻發現綠茶中鉛、鎘、鉻的含量低于紅茶和烏龍茶。而采用茶樹莖和老葉制成的磚茶其重金屬含量與烏龍茶和紅茶類似或更高[9]。采用黑苦蕎制茶檢測發現全胚茶未受重金屬污染，而葉芽茶和全株茶的重金屬污染較為嚴重[10]。這類研究將茶樹解剖，甚至深入到分子水平，研究茶樹的各個部位重金屬的富集和轉移，也說明了茶樹不同部位制造的茶葉，重金屬含量也可能會存在差異。

1.2 成品茶的制作和生產 不同的制作工藝也會影響茶葉中重金屬含量，同時茶葉的加工機械也可能導致茶葉中重金屬含量超標[11]。市售茶中鎘、鉻、鉛的含量比未經加工的茶葉中的含量高，是因為在加工過程中引入了重金屬所致。黎平的茶葉中重金屬安全性評價結果也顯示茶企業生產的茶葉中鉛、鎘平均含量低于茶合作社和茶小作坊[12]。同一地區的不同類型茶葉重金屬含量不同，說明重金屬含量不僅與地區相關，更與加工工藝有關。

根據不同的發酵程度將茶葉分為不發酵茶、半發酵茶、全發酵茶和后發酵茶，也隨之應運而生了綠茶、烏龍茶、黑茶、紅茶。發酵不僅改變了茶葉的氣味、顏色、口感，而且還會引入重金屬導致含量增加。全發酵的紅茶和半發酵的巖茶中重金屬含量高于輕微發酵的白茶和發酵程度較低的鐵觀音。發酵后的茶葉中重金屬含量總體上高于未發酵茶，這可能與其發酵過程有關[13]。制茶設備也可能直接影響成品茶中的重金屬含量，不宜使用錳黃酮、鉛及鉛銻合金、鑄鋁、鉛黃銅及鋁合金等材料制造的采茶和造茶設備，保持環境衛生的同時應使用無鉛汽油，減少外源重金屬的污染[14]。

茶葉中重金屬富集是一個復雜的過程，這類研究從不同種類的成品茶方面去研究重金屬，或從同一類型成品茶的不同等級去分析，探討成品茶的制作工藝，分析重金屬的積累成因，對比不同工藝的優劣，不僅具有科研價值，也有利于制造技術的升級。

1.3 生長環境

1.3.1 大氣環境 近年來大氣沉降對土壤及植物中重金屬積累的影響已受到人們的關注，包括間接和直接的影響。直接影響是通過植物地上部分吸收進入植物體，間接影響是通過污染土壤影響土壤中生長的植物。在大氣污染環境下生長的植物組織中有較高的重金屬積累效應，不同植物葉片重金屬元素富積量與大氣污染指數IPC有顯著的相關性，植物葉片中重金屬含量與大氣中重金屬濃度呈正相關[15]。采用覆膜和露天的方式研究大氣污染對茶樹新葉中重金屬積累的影響，發現其影響程度與污染源和距污染源的距離有關[16]。有明顯污染源（交通污染和工業污染）的茶園大氣沉降對茶葉重金屬的積累明顯高于無明顯污染源的茶園。同時，經濟、旅游發達的區域茶樹重金屬含量會偏高。但有關茶葉等農作物直接吸收大氣沉降中的重金屬元素還缺乏深入研究。

1.3.2 土壤環境 重金屬在土壤中廣泛存在，積累到一定限度就會對土壤植物系統產生危害，并可通過食物鏈進入農產品，影響農產品質量安全從而危害人類健康[17]。茶園土壤是茶葉賴以生存的物質基礎，土壤的質量及安全狀況對茶葉質量具有重要影響。曾其國利用ICP-MS檢測發現邛崍山脈的各地層土壤-茶樹重金屬富集能力由強及弱依次為：Cu>Cd>Zn>Ni>Hg>As>Cr>Pb[18]。茶葉中各重金屬元素是通過茶樹的根系從各地層土壤膠體溶液中吸收，進入植物體內，通過茶葉表面的蒸騰作用，在茶樹體內水分的循環過程中進行彼此的交換和富集，而且不同的重金屬在植物體內富集的程度也不一樣。土壤pH也是目前影響茶樹品質因素研究的熱點。pH通過影響土壤中微量元素的結合形態和微生態，打破茶樹的生長平衡，從而影響茶樹的生長和品質。茶樹生長的適宜pH為4.0～6.5，茶園土壤呈酸性，pH的極端變化將導致茶樹對有益元素吸收能力減弱而導致這些元素的缺失，也可能致使土壤有毒元素活動性增強而造成茶樹的病理危害[19]。pH大于7會導致土壤中微量金屬陽離子如Zn2+、Fe3+的溶解度降低，使得土壤微生物和茶樹因缺乏這些元素而感病;pH小于3則往往會伴有金屬硫化物的存在，預示著土壤中特殊的離子和礦物的富集;pH值的極端發展會產生溶解性Na+或交換性Na+，這可能與離子交換通道有關。目前較多研究都圍繞土壤展開，結合土壤學、植物學和生理學等，是跨學科跨領域的全面研究[20]。

1.3.3 人類活動 人類活動對于茶葉中重金屬含量的調節起著至關重要的作用，茶園周邊鄉鎮企業的迅速發展，茶區的化肥、廢氣、灌溉水質等都可能是造成茶園土壤中重金屬含量較高的原因[21]。人工優化栽培管理對茶葉重金屬含量的控制作用顯著，通過調整肥料結構，使用家畜糞尿、漚肥、沼氣肥等有機肥，或者選用高品質的茶樹專用肥，使用遮陽網減少空氣中的降塵污染，茶園選址時遠離工業區和公路，這些措施對茶葉品質提高都有積極的促進作用。

2 重金屬檢測技術

隨著人們對茶葉品質的要求越來越高，其重金屬含量及重金屬檢測的前處理方法和檢測設備也越來越受到關注。重金屬前處理方法不再是單一的濕法強酸消解法，還出現了非螯合物濁點萃取—FAAS法測重金屬，頂空纖維膜萃取技術分離和富集鉛，用電解冷蒸氣發生技術結合AFS測汞，以香煙過濾器作為吸附裝置-采用流動注射在線吸附氫化物發生原子熒光光譜法（HG-AFS）結合的方法測定砷等。重金屬含量檢測設備也不斷升級換代，常用的火焰原子吸收法操作簡單、分析速度快、測定高濃度元素時干擾小;石墨爐原子吸收法靈敏、準確、選擇性好，但基質干擾嚴重，不能多元素同時分析;原子熒光光譜法選擇性好，但元素種類分析有限;ICP-AES能夠同時檢測多種元素，ICP-MS通過質譜選擇分析高效準確。除了這些常規方法，目前還有電熱原子吸收光譜法（ETAAS）、冷光源原子吸收光譜法（CVAAS）、高效液相色譜-電感耦合等離子體質譜聯用技術、（HPLC-ICP- MS）、示差脈沖陽極溶出伏安法（DPASV）、堿性磷酸酶電導傳感器法等測定重金屬離子。

3 小結和建議

綜上所述，影響茶葉中重金屬含量的因素有茶樹本身的種質資源、茶葉的生境及其加工過程，從基地到流通全鏈條。了解茶葉中重金屬含量的影響因素可以為茶園基地的選擇、標準化建設和茶葉品質的評價構建體系，同時還能促進學科的發展和檢測技術的更新換代。

（1）改善茶園周邊環境，加大其周邊自然生態環境的保護力度，修建防護林，改善生態環境。對于一些已經受到重金屬污染的土壤，提高茶園土壤有機質含量和生物活性，施用符合標準的有機肥料，增強土壤自凈能力，適當采用工程、生物和化學等措施進行修復。

（2）加快無公害農產品計劃的實施，圍繞主導產業，發展壯大專業合作組織和農業龍頭企業，尤其要注重對合作組織基地的標準化生產技術培訓，普及安全用藥知識，提高龍頭企業、專合組織及農戶的科學種植水平及質量安全意識，并逐步建立健全投入品使用記錄和生產檔案，啟動基地農產品準出制，對茶園進行規范化管理。

（3）加大對茶葉生產加工過程的監管力度，實施產前、產中、產后的全過程監管，大力發展綠色茶葉和有機茶葉。加強市場監管，一方面要加強農藥市場的監管，特別是杜絕禁用農藥進入流通市場;另一方面要加強農產品市場的監管，建議盡快啟動農產品市場準入制度，建立從生產到流通環節的全程質量監管體系和追溯制度。

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（責編：徐世紅）