盤州市三大茶區(qū)土壤重金屬和砷的監(jiān)測與評價

李 煜 丁超 田茂軍

摘要? ? 為了研究盤州市老廠、火鋪、保基3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤中銅（Cu）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、汞（Hg）5 種重金屬和砷（As）的濃度及污染水平，用多點采集混合法制得72份土樣進(jìn)行測定、分析。結(jié)果表明，盤州市三大茶區(qū)大部分的土壤質(zhì)量符合無公害茶園土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，但個別區(qū)域因重金屬和砷的含量較高，不宜種植無公害有機茶葉。火鋪、老廠2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶區(qū)土壤的單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)均<1，表明其土壤未受到重金屬和砷的污染，屬安全、清潔水平;保基鄉(xiāng)茶園土壤因重金屬（Cd）單項污染指數(shù)>1，綜合污染指數(shù)介于0.7～1.0之間，即茶區(qū)土壤和作物已被重金屬（Cd）輕度污染，綜合污染級別屬警戒范圍。

關(guān)鍵詞? ? 茶園土壤;重金屬;砷;評價;貴州盤州

中圖分類號? ? S571.1? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2019）22-0110-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Abstract? ? In order to study the concentration and pollution level of five heavy metals including copper（Cu），chromium（Cr），cadmium（Cd），lead（Pb），mercury（Hg）and arsenic（As）in Laochang Town，Huopu Town and Baoji Town of Panzhou City，72 soil samples were collected by multi-point collection and mixing method for determination and analysis. The results showed that the soil quality of most areas in Panzhou City′s three tea areas conformed to the environmental standard of pollution-free tea garden. However，due to the high contents of heavy metals and arsenic in some areas，it was not suitable to cultivate pollution-free organic tea. The single factor pollution index and comprehensive pollution index of the soils in Huopu Town and Laochang Town were both less than 1，indicating that the soils were not polluted by heavy metals and arsenic and were safe and clean. The single pollution index of the soils in Baoji Town was greater than 1，and the comprehensive pollution index was 0.7-1.0，indicating that the soils of tea areas and crops had been slightly polluted by heavy metals（Cd），and the comprehensive pollution level was within a warning range.

Key words? ? tea garden soil;heavy metal;arsenic;evaluation;Panzhou Guizhou

茶葉是三大飲品之首，是傳統(tǒng)的天然飲料，在我國作為一種重要的經(jīng)濟作物而被廣泛種植。近年來，隨著大眾環(huán)保知識的普及和茶葉消費水平的提高，消費者對茶葉的品質(zhì)要求也由合格向綠色無公害的高品質(zhì)方向發(fā)展。茶葉品級也由過去的特級、1級、2級、3級向綠色無公害、有機茶方向發(fā)展。同時，國家對茶產(chǎn)品的各項物性指標(biāo)，如農(nóng)藥殘留量、重金屬含量、有害微生物濃度等，制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，限定了這些物性指標(biāo)在茶葉及茶葉種植土壤中的最高含量，從源頭控制茶葉——食品飲用安全。

土壤是茶葉品質(zhì)的根本保障[1-2]，茶葉種植園內(nèi)土壤沉積的重金屬來源廣泛復(fù)雜，可通過大氣沉降、施肥、礦物質(zhì)分解、雨水淋浴等自然或人類活動方式進(jìn)入土壤并沉積于此，通過茶葉根系生化作用，遷移富集于莖、葉[3]。因此，茶園土壤中重金屬含量的高低，直接關(guān)乎茶葉衛(wèi)生質(zhì)量及等級的評定。因此，監(jiān)測評價茶葉種植園區(qū)土壤中重金屬元素含量就顯得尤為重要。

盤州境內(nèi)海拔1 300～1 900 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均溫度14 ℃，年降雨量1 200～1 500 mm，光照輻射總量為80～100 J/cm2。因其氣候特別適合高海拔綠茶的生長，所以當(dāng)?shù)赜芯眠h(yuǎn)的茶葉種植史。為了適應(yīng)社會的發(fā)展和市場的需要，打造地域特色品牌，提升茶葉品質(zhì)，助力茶農(nóng)增收，本研究采用GPS定位于盤州市老廠、保基和火鋪3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。共采集、制取72個土壤試樣，測定分析72個試樣中Cu、Cr、Cd、Pb、Hg及As的濃度，并依據(jù)《無公害食品茶葉產(chǎn)地環(huán)境條件》和《有機茶產(chǎn)地環(huán)境條件》的要求，對3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)供試茶園中土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價，旨在為盤州3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的茶園建設(shè)規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐，推進(jìn)貴州西部山區(qū)新農(nóng)村茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗材料

2018年，采用蛇型采樣法布點，取0～20 cm的研究區(qū)茶園土壤，現(xiàn)場多點混合，四分法棄多余土壤，余留0.5 kg置于密封PVC袋中（共72個土壤試樣）帶回，經(jīng)除雜物、風(fēng)干、磨碎過100目篩，制成72個土壤試樣，供本研究分析測定。

1.2? ? 測定方法

茶園土壤中的Cu、Cr、Cd、Pb、Hg及As含量測定方法參照《土壤檢測分析實用手冊》[4]。

1.3? ? 茶樹土壤重金屬環(huán)境評價

采用將單項污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法相結(jié)合，對盤州3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的茶葉種植基地的土壤進(jìn)行評價，其結(jié)果和公式如下所示：

式（1）中，Pi—污染物i的單項污染指數(shù);Ci—污染物i的實際濃度;Si—污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn)。

式（2）中，F(xiàn)F—土壤重金屬綜合污染指數(shù);Pmin—單項污染指數(shù)最小值;Pi—單項污染指數(shù)平均值。

以《無公害食品茶葉產(chǎn)地環(huán)境條件》（NY/T 5020—2001）和《有機茶產(chǎn)地環(huán)境條件》（NY 5199—2002）為標(biāo)準(zhǔn)，對老廠、保基和火鋪茶園土壤進(jìn)行評價。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

1.4? ? 茶園土壤重金屬污染分級標(biāo)準(zhǔn)

依照中國綠色食品發(fā)布的土壤綜合污染指數(shù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)（表2）對盤州市老廠、保基和火鋪3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的茶園土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行評價。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 盤州三大鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤5種重金屬和As的含量

對盤州火鋪、保基、老廠3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)72個茶園土壤研究試樣中重金屬和As進(jìn)行測定，得到土壤Cd、Cr、Hg、Pb、Cu和As的實測含量，結(jié)果見表3。以NY/T 5020—2001中各重金屬元素濃度限值與表4結(jié)果相對照，可知盤州市三大鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤中Cd、Cr、Hg、Pb、Cu和As的平均濃度均低于無公害茶園土壤環(huán)境質(zhì)量要求的限值，適合發(fā)展無公害綠色茶葉產(chǎn)業(yè)。

火鋪鎮(zhèn)茶園土壤中，有5.9%試樣中Cd含量（≥0.3 mg/kg）較高，超過NY/T 5020—2001質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其余4種重金屬和As含量均符合無公害茶園土壤質(zhì)量要求。其中，Cr、Hg、As符合NY 5199—2002質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，合格率為100.0%;而Cu的合格比例最低，僅為11.8%。火鋪鎮(zhèn)茶園中Cd在土壤中變異系數(shù)最大（163.9%），含量差異顯著;Cu變異性最小（25.19%），分布較平均。

保基茶園23個試樣中，重金屬Cu、Cd、Cr、Hg、Pb和As含量符合生產(chǎn)無公害綠色茶葉的比例為100.0%、58.8%、100.0%、88.0%、100.0%和82.3%，達(dá)到生產(chǎn)有機茶葉標(biāo)準(zhǔn)的比例為71.5%、35.3%、64.7%、58.2%、100.0%和82.3%。其中，金屬Cd的合格率最低，這可能是貴州土壤中Cd的高背景值造成的[5-7];Cr的含量較低，滿足有機茶生產(chǎn)的要求。保基茶園23個試樣中，5種重金屬和As的變異系數(shù)均>50%，尤其是Cu的變異性最大（變異系數(shù)為130.00%），表明這6種元素在保基各茶園土壤中含量分布變化大，存在明顯的空間差異。

老廠鄉(xiāng)供試茶園土壤試樣中只有Cu和Pb含量低，符合無公害茶葉的生產(chǎn)，其余Cr、Hg、Cd 3種重金屬和As都存在不同程度超標(biāo)的現(xiàn)象，不合格率為11.9%、11.1%、5.9%和27.8%。Cr、Hg、Cd和As變異系數(shù)均>50%，含量不均，空間分布差異性顯著。

2.2? ? 三大鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤重金屬污染評價

以表3茶園土壤重金屬污染分級標(biāo)準(zhǔn)對火鋪、保基和老廠72個土壤試樣進(jìn)行測定，結(jié)果見表4。

就土壤單項污染指數(shù)可知，僅是重金屬Cd（PCd=1.16>1）對保基茶園土壤造成了輕度污染，其余4種重金屬和As均未對研究區(qū)內(nèi)茶園土壤造成污染;火鋪鎮(zhèn)和老廠鄉(xiāng)的綜合污染指數(shù)FF均小于0.7，說明2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的茶園土壤未受到重金屬污染，屬安全、清潔級別;保基鄉(xiāng)茶園土壤綜合污染指數(shù)（FF=0.90）介于0.7～1.0之間，土壤環(huán)境尚清潔，但已在警戒線上，應(yīng)引起相關(guān)單位重視，做到慎重選地、科學(xué)規(guī)劃、綠色種植。

3? ? 結(jié)論

（1）盤州三大鄉(xiāng)鎮(zhèn)研究區(qū)內(nèi)絕大部分茶葉種植土壤中5 種重金屬和砷（As）濃度均低于NY/T 5020—2001土壤環(huán)境限量值，部分茶區(qū)土壤滿足NY 5199—2002質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可適時發(fā)展有機茶葉的種植。但也存在因區(qū)域差異而超標(biāo)的現(xiàn)象，其中火鋪鎮(zhèn)主要是金屬Cd超標(biāo)，超標(biāo)率為5.9%;保基鄉(xiāng)23個研究試樣中，Cd、Hg、As含量超標(biāo)，超標(biāo)率分別為41.02%、11.98%和17.79%;老廠鄉(xiāng)試樣中As、Cr、Hg和Cd 4種元素濃度超過限量值，不合格率分別為27.8%、11.9%、11.1%和5.9%。

（2）Cr、Hg、Pb和As在保基茶園和老廠茶園土壤試樣中變異系數(shù)均在50%以上，說明這4種元素在研究區(qū)域內(nèi)濃度分布不均，空間差異明顯;且保基茶園土壤中Cu、火鋪茶園土壤中Cd的變異系數(shù)都遠(yuǎn)大于100%，濃度差異性明顯，空間分布差異性突出。

（3）結(jié)合單項污染指數(shù)（PI）和綜合污染指數(shù)（FF）可知，火鋪、老廠2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)研究區(qū)茶園土壤試樣未受到重金屬和砷污染，屬安全、清潔水平。但重金屬Cd已對保基鄉(xiāng)研究區(qū)茶園土壤和茶葉作物造成了輕度污染，土壤整體環(huán)境質(zhì)量雖清潔，但已處于警戒范圍，需引起高度重視。因此，當(dāng)?shù)夭柁r(nóng)與相關(guān)部門需加強對茶園科學(xué)施肥、用藥的管理，及時對茶園周邊環(huán)境“三廢”進(jìn)行治理。強化土壤環(huán)境質(zhì)量管護(hù)是茶葉品質(zhì)的根本保障，依據(jù)土壤的物性指標(biāo)及重金屬的含量，以無公害土壤環(huán)境質(zhì)量要求為標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)規(guī)劃、科學(xué)管理，大力發(fā)展無公害、有機高品質(zhì)的茶葉產(chǎn)品，提升茶葉產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟價值。

4? ? 參考文獻(xiàn)

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