陜南茶園產地環境現狀及其潛在生態風險評價

趙佐平，付靜，岳思羽，王蒙，宋鳳敏，劉智峰，湯波，同延安

（1.陜西理工大學化學與環境科學學院，陜西 漢中723001；2.秦巴生物資源與生態環境省部共建國家重點實驗室，陜西 漢中723001；3.西北農林科技大學資源環境學院，陜西 楊凌712100）

隨著工業和農業的快速發展，工業“三廢”排放、礦產資源開采、化肥農藥施用及汽車尾氣等使土壤污染問題不容忽視，其中土壤重金屬污染一直都是廣大研究者廣泛關注的問題[1-3]。有關資料顯示，我國受重金屬污染的耕地土壤面積已超過2 000萬hm2，占全國耕地總面積的20%，每年約有1 200萬t的糧食受到重金屬污染，經濟損失多達200億元[4]。

重金屬污染與其他污染不同，其具有累積性、復雜性、隱蔽性、不可逆轉性、滯后性、嚴重性，一旦進入土壤環境，則會導致農產品中重金屬累積，并通過食物鏈進入人體，從而危害人體健康[5]。因此，土壤重金屬污染及其生態風險評價，特別是農業產地環境中重金屬含量及由其引起的環境污染問題越來越引起人們的關注和重視。近年來，廣大科研工作者在農田土壤重金屬含量及土壤重金屬質量評價[6-12]、污水灌溉及礦區污染對土壤質量的影響[13-14]等方面均有較多的研究。

隨著茶飲料的作用和功效被認可[15]，茶葉產地環境質量問題也引起了人們的廣泛關注。近年來，有關茶園土壤肥力特征、理化性狀和有益礦質元素對茶葉品質的影響等方面的報道較多[16-17]，隨著環境污染特別是土壤重金屬污染問題的日益突出，茶園土壤重金屬污染問題亦引起更多關注[18-20]。陳宗懋等[21]研究發現，茶樹是一種多年生的常青植物，其在土壤中富集重金屬的能力比在相同條件下的其他植物具有更高的敏感性。外源重金屬進入茶園土壤后很難被微生物降解，一般也不易隨水分淋失，而常在土壤環境中富集，甚至轉化成具有更大毒性的甲基化合物[22]。茶園土壤重金屬的污染主要來源于農業生產，化肥、農藥的大量施用和污泥、動物糞便等有機肥的施用都會造成重金屬進入土壤，并使其含量升高富集。吳永剛等[23]研究表明，長期使用化肥和農藥導致茶園土壤受到不同程度的污染，并通過根系吸收使茶葉中重金屬的濃度增加。石元值等[24]研究表明，由于大量化肥和農藥的施用，過去10年，茶葉中Cd、As的含量升高了近1倍；Michael等[25]的試驗發現，茶園土壤中重金屬含量與茶葉中重金屬含量呈線性相關。

茶葉作為特殊的飲品植物，如果茶園土壤被污染，則會使污染物富集在葉片中，連續浸泡茶葉，浸出污染物的可能性則較大，從而對人體健康造成潛在威脅。因此，茶園土壤肥力及土壤重金屬污染物問題更易引起關注。陜西省作為西北地區最大的茶葉種植基地，茶園面積達到14.39萬hm2，占全國茶園總面積的5%。近5年來，陜西茶園增長面積始終排在全國前列，而陜西茶園主要集中在陜南，該區域茶葉種植生產已成為農民脫貧致富和生態保護的主要產業。在大力發展種植茶樹的同時卻少有學者對該區域茶葉種植環境進行系統調查研究。因此，本文以陜南茶葉主要種植區土壤和茶葉為研究對象，通過土壤樣品的采集，測定分析其土壤理化性狀（pH、有機質、有效鉀、有效磷、硝態氮、全氮、陽離子交換量）和礦質元素含量（Pb、Zn、Cu、Cr、Hg、As、Cd、Ni、Se、Mn、Fe、V、Mg）及茶葉中Pb、Cu、Cr、Hg、As、Cd、Se的含量，探討了調查區域茶園土壤肥力、茶園土壤礦質元素含量特征、茶園土壤礦質元素相關性以及茶葉中重金屬含量與土壤重金屬含量的關系，同時采用Hakanson潛在生態危害指數法評價了該區域茶園土壤重金屬的生態風險，以期為陜南茶園土壤生態風險預警和茶葉安全生產提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區域位于漢中盆地（106°51′～108°05′E，32°12′～33°15′N），是陜西主要茶葉種植區，由平壩、丘陵和山地3種地貌組成，南低北高。平壩地區海拔500～600 m，地勢平坦，土壤肥沃，占總面積的34.62%；丘陵地區海拔600～800 m，地勢起伏較大，占總面積的28.12%；剩下37.26%的地區包括山地，其地形復雜，土壤貧瘠，海拔700～2 038 m。該區域屬于溫暖的亞濕潤帶，具有北亞熱帶季風氣候，年均氣溫12～16℃，年平均降雨量700～1 800 mm。由于北秦嶺山脈可防止寒冷空氣的進入，而使該地氣候溫暖潮濕。以該地為調查區域研究陜南茶園土壤環境現狀具有較強的代表性。

1.2 樣品采集

選取陜南漢中盆地茶葉主栽區：勉縣、南鄭區、西鄉縣、鎮巴縣、寧強縣、城固縣、洋縣和略陽縣8個縣區茶園土壤及茶葉為調查對象，以選定縣區的茶園總面積，結合全國第二次土壤普查抽樣點的位置為依據，優化確定了采樣點的數量和分布。

以網格化布點采集茶園表層土壤（0～30 cm），以500 m×500 m網格范圍對角線采樣，同一網格5個樣點混合為1個混合樣，共采集330個土壤混合樣品。同時隨土樣網格采摘茶葉鮮樣33份。土壤樣品風干后除雜，瑪瑙研缽研磨，分別過0.149 mm和0.841 mm尼龍篩，自封袋保存，供重金屬全量分析和pH測定。茶葉鮮樣經蒸餾水洗凈、殺青后烘干，研磨粉粹過篩后供重金屬全量分析。

1.3 樣品的分析與測定方法

土壤理化性質：有機質采用重鉻酸鉀-濃硫酸氧化（外加熱法），硫酸亞鐵溶液滴定法測定；pH以土水比為1∶5 pH計測定；硝態氮以0.01 mol·L-1的CaCl2溶液作浸提劑，紫外分光光度法測定；有效鉀以1 mol·L-1的NH4OAc溶液作浸提劑，火焰光度法測定；有效磷以混合酸（取濃HCl 4 mL和濃H2SO40.7 mL，定容至1 L）作浸提劑，分光光度計700 nm波長下測定；土壤陽離子交換量采用1 mol·L-1的乙酸銨交換法測定[26]；全氮采用元素分析儀測定。

土壤礦質元素：以HNO3-H2SO4消解后，原子熒光光譜儀測定Se、As和Hg含量。以HNO3-HClO4-HF三酸消解后，用火焰原子吸收分光光度計測定Cu、Cr、Zn、Ni、Mn、Fe、Mg含量，石墨爐原子吸收分光光度計測定V、Pb、Cd含量。茶葉樣品中Pb、Se、Cu、Cr、Hg、As、Cd含量的測定采用GB/T 30376—2013中的方法。分析質量控制，采用GSS-14標準物質加標回收 ，回 收 率 分 別 為Ni 94.1%～99.6%，Mn 95.3%～99.9%，Fe95.5%～100.5%，V 92.3%～99.9%，Mg96.1%～102.9%，Cr 96.4%～101.3%，Cu 95.9%～101.5%，Pb 96.5%～108.2%，Zn 92.9%～100.6%，Cd 93.2%～104.9%，Se95.6%～100.8%，Hg93.6%～99.8%，As94.3%～99.6%。

1.4 評價方法

土壤肥力評價方法：以《綠色食品產地環境質量》（NY/T 391—2013）進行評價。

土壤重金屬污染評價方法有單因子污染指數法和綜合污染指數法[13]，本研究以陜西省土壤背景值[27]和中國土壤背景值[28]作為參比值，采用Hakanson潛在生態風險指數法，進行茶園土壤重金屬污染風險評價。潛在生態風險指數法由瑞典科學家Hakanson提出，主要是用于對土壤重金屬潛在生態風險進行評估，其特點是綜合考慮了多元素的濃度、毒性、生態敏感性和協同作用[29]。其公式如下：

重金屬毒性系數（Hakanson）分別為Hg（40）＞Cd（30）＞As（10）＞Cu（5）=Pb（5）=Ni（5）＞Cr（2）=V（2）＞Zn（1）=Mn（1）[13，29-30]。單因子重金屬潛在生態風險指數：＜40為輕度污染，40≤＜80為中度污染，80≤＜160為較強污染，160≤＜320為很強污染，≥320為極強污染；區域多因子重金屬綜合潛在生態風險指數IR：IR＜150為輕度污染，150≤IR＜300為中度污染，300≤IR＜600為較強污染，IR≥600為很強污染。

1.5 數據處理與分析

測定數據結果為平均值，采用Excel 2016和SPSS19.0等軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 茶園土壤肥力現狀評估分析

研究區域330個土壤樣品理化性狀分析結果見表1，依據《綠色食品產地環境質量》（NY/T 391—2013）中肥力標準進行評價分析。由表1可知，研究區域茶園土壤各理化指標差異較大，其中pH范圍為4.19～5.54，整體呈酸性，茶樹為喜酸性植物，適宜pH范圍為4.5～5.5，調查區域92%的茶園土壤pH處于該范圍，說明調查區域茶園土壤酸堿度適宜茶樹生長。有機質、有效鉀、有效磷、硝態氮、全氮、陽離子交換量是土壤肥力的重要指標，調查區域土壤有機質含量8.77～35.07 g·kg-1，有效鉀31.46～221.43 mg·kg-1，有效磷0.47～5.49 mg·kg-1，硝態氮1.54～58.68 mg·kg-1，全氮0.52～1.91 g·kg-1，陽離子交換量5.62～18.21 cmol·kg-1。對照NY/T 391—2013中肥力標準，研究區域土壤樣本中有機質、有效鉀、全氮、陽離子交換量的平均值均處于Ⅱ級標準范圍，說明研究區域整體上土壤肥力較為豐富。但變異系數較大，說明各理化指標離散程度較大，有機質、有效鉀、硝態氮、全氮、陽離子交換量最小值均小于Ⅲ級標準，說明部分茶園土壤肥力相對較差。有效磷含量最大值處于Ⅱ級標準，最小值和平均值均處于Ⅲ級標準，說明研究區域整體處于缺磷狀態。

表1研究區域土壤肥力現狀統計分析Table 1 Summary statistics of soil fertility in the topsoil in the study area

2.2 茶園土壤礦質元素含量分析

調查區域土壤樣品中13種元素含量分析結果見表2，依據陜西省土壤背景值[27]、中國土壤背景值[28]，并結合《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）中的農用地土壤污染風險篩選值進行評價分析。由表2可知，陜南不同茶園間各元素含量差異較大，Pb：2.45～29.16 mg·kg-1，均值為10.03 mg·kg-1；Zn：25.73～146.94 mg·kg-1，均值為87.61 mg·kg-1；Cu：7.48～29.03 mg·kg-1，均值為16.42 mg·kg-1；Cr：0.83～27.76 mg·kg-1，均值為12.38 mg·kg-1；Hg：0.08～0.38 mg·kg-1，均值為0.20 mg·kg-1；As：2.31～13.97 mg·kg-1，均值為6.89 mg·kg-1；Cd：0.03～0.32 mg·kg-1，均值為0.11 mg·kg-1；Ni：14.95～72.91 mg·kg-1，均值為24.81 mg·kg-1；Mn：247.92～1 213.53 mg·kg-1，均值為625.20 mg·kg-1；Se：0.08～0.63 mg·kg-1，均值為0.15 mg·kg-1；Fe：9 020.42～71 654.24 mg·kg-1，均值為40 291.61 mg·kg-1；Mg：1 173.21～11 661.33 mg·kg-1，均值為4 774.51 mg·kg-1；V：21.14～286.42 mg·kg-1，均值為76.82 mg·kg-1。調查樣本中13種元素的最大含量和平均含量均超過陜西土壤背景值或中國土壤背景值的元素有Zn、Hg、As、Cd、Mn、Se、Fe，其平均含量分別為陜西土壤背景值1.26、1.11、1.07、1.11、1.10、1.53、1.30倍，說明這7種元素在采樣區茶園土壤中有一定程度的累積，但分布不均，其中土壤Zn、Hg、As、Cd、Mn、Se和Fe含量超過陜西土壤背景值的樣本比例分別為43.13%、35.29%、27.45%、38.17%、39.12%、20.48%和47.45%，表明在種植環境中外界因素已經導致調查區域土壤中這7種元素含量升高，并以由高到低Fe、Zn、Mn、Cd、Hg、As、Se的順序累積。Pb、Cu、Ni、Mg和V的平均含量均低于背景值，但最大含量仍然高于背景值，說明該5種元素累積程度分布也不均。僅有Cr的最大值和平均值均低于背景值。

變異系數（Coefficient of variation，CV）可以反映各元素在研究區域分布和累積程度的差異大小。供試茶園土壤中這13種元素的變異系數由大到小依次為Se、As、Mn、Cd、Hg、Cr、V、Zn、Pb、Fe、Ni、Cu和Mg（表2），其中Se、As、Mn、Cd和Hg的變異系數分別達58.82%、52.24%、51.55%、49.30%和48.55%，說明研究區不同茶園間土壤中這5種元素的分布差異較大。

依據GB 15618—2018中風險篩選值進行評價，有5.76%的樣本中Cd含量和4.54%的樣本中Ni含量高于該風險篩選值，但遠低于風險管控值（Cd，1.50 mg·kg-1，pH≤5.5）。土壤污染風險篩選值指土壤中污染物的含量等于或低于該值時，對農產品質量安全、農作物生長或土壤生態環境的風險低，一般可以忽略，超過該值時，對農產品質量安全、農作物生長或土壤生態環境可能存在風險，應當加強土壤環境監測和農產品協同監測，原則上應當采取安全利用措施。Pb、Zn、Cu、Cr、Hg和As的含量均未超過風險篩選值。因GB 15618—2018中未對Mn、Se、Fe、Mg和V 5種元素進行限定，故不做評價。

表2研究區域土壤礦質元素含量統計分析Table 2 Summary statistics of mineral element concentrations in thetopsoil in the study area

2.3 茶園土壤礦質元素相關性分析

采樣區土壤礦質元素間相關性分析結果見表3。由表3可知，調查區茶園土壤中多數元素間存在相關性，其中Cd與Pb、Hg、Zn、As的相關性達到極顯著水平，相關系數均大于0.224；Cu與Cr、Zn、Mn、Ni、Fe的相關系數依次為0.638、0.482、0.377、0.634、0.432，相關性達到極顯著水平；Pb與Hg、Zn、Mn、Ni的相關性達到極顯著水平；Cr與Zn的相關系數為0.399，Hg與As的相關系數為0.795，均達到極顯著水平；Zn與Mn、Fe、Mg的相關系數及Mn與Ni、Fe、V的相關系數也均大于0.224，達到極顯著水平。由此可知，研究區域土壤Cd、Pb、Hg、Zn和As均有相似的來源，且呈現相互伴隨的復合污染現象；Cu、Cr、Mn、Zn、Ni和Fe 6種元素的來源途徑也可能相同；Mn、Ni、Fe、V、Zn也有相關伴隨的復合污染現象。也有研究表明[31]，茶園土壤pH和Eh共同控制各形態重金屬的轉換平衡，當pH＜5時，土壤Eh的影響不顯著，pH成為控制重金屬存在形態的主要因素。本文采集的大部分茶園土壤pH在5以下，均值為4.78，所以茶園土壤重金屬形態主要受土壤pH的影響，隨著pH的降低，重金屬從難溶態轉為易溶態的量會增加，進而可能影響茶葉中重金屬含量的增加。但表3顯示，pH與Cd、Cu和Fe的相關系數分別為0.275、0.354和0.227（P＜0.01），與As、Hg、Cr、Zn、Pb、Ni、V、Mg 8種元素之間相關性不顯著，其主要原因是本研究重金屬測定分析均采用全量分析。

2.4 茶葉中礦質元素評價分析

《無公害食品茶葉》（NY 5244—2004）、《茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氟化物限量》（NY 659—2003）和《有機茶》（NY 5196—2002）中規定的茶葉中Cd、Cr、As、Hg、Pb、Cu限量標準分別為Cd≤1 mg·kg-1、Cr≤5 mg·kg-1、As≤2 mg·kg-1、Hg≤0.3 mg·kg-1、Pb≤5 mg·kg-1、Cu≤30 mg·kg-1；《富硒茶》（NY/T 600—2002）中規定了富硒茶的Se范圍為0.25～0.40 mg·kg-1；茶葉中Zn、Mn、Ni、Fe、V和Mg的相關標準暫無，故不做評價。依此對33個茶園茶葉樣品中6種重金屬和Se進行分析評價，結果顯示（表4），茶葉中各重金屬元素含量差異較大，Pb為0.03～2.65 mg·kg-1，均值為1.83 mg·kg-1；Cu為3.18～20.16 mg·kg-1，均值為13.42 mg·kg-1；Cr為0.09～4.89 mg·kg-1，均值為3.22 mg·kg-1；Hg為0.02～0.30 mg·kg-1，均值為0.16 mg·kg-1；As為0.66～1.16 mg·kg-1，均值為0.89 mg·kg-1；Cd為0.02～0.19 mg·kg-1，均值為0.08 mg·kg-1；Se為0.06～0.45 mg·kg-1，均值為0.21 mg·kg-1。32個茶園茶葉樣品符合NY 5244—2004和NY 659—2003；33個茶園中茶葉Cu含量符合NY 5196—2002；4個茶園中茶葉Se含量符合NY/T 600—2002。另外，盡管茶園5.76%的土壤中Cd及4.54%的Ni含量超過GB 15618—2018中的風險篩選值，但茶葉中Cd均符合NY 5244—2004，因茶葉中Ni無標準，因此不作評價；雖然土壤中Hg含量并未超過GB 15618—2018中的風險篩選值，但茶葉中1.66%的樣品Hg含量高于NY 5244—2004，這說明研究區域茶葉中相關重金屬含量可能受多種因素影響。

表3土壤礦質元素和pH的相關性分析Table 3 Correlation analysis between mineral elements and pH

結合表2和表4，對茶園土壤7種重金屬和對應茶園茶葉中重金屬含量進行了F檢驗。土壤中As、Cd、Cr、Zn、Pb、Cu含量與茶葉中對應的重金屬含量相關性并不顯著，土壤樣品中的Hg含量與茶葉樣品中Hg含量有較為明顯的正相關性。盡管如此，也并不能簡單判斷茶葉中這些重金屬含量不受土壤中重金屬的影響。因為，土壤pH和Eh也會影響茶葉對土壤中相關成分的吸收。土壤中重金屬Hg對茶葉中Hg含量存在一定的正相關性，可能是pH使茶園土壤中易溶態Hg的量有所增加。因此，我們可以把調查區域茶園土壤中Hg含量作為衡量茶葉Hg的表征之一。

2.5 茶園土壤重金屬潛在生態風險評價

2.5.1 茶園重金屬單項生態風險評價

對具有重金屬毒性系數的10種重金屬（Hg、Cd、As、Cu、Pb、Ni、Cr、V、Zn和Mn）單項生態風險進行了評價，Fe、Mg和Se無重金屬毒性系數，故不參與生態風險評價。風險評價結果見表5，單項污染物生態風險 指 數 范 圍 為 ：Hg 17.67～83.97，Cd 0～103.72，As 3.58～21.76，Pb 0～6.97，Cu 1.92～7.44，Ni 2.19～33.91，Cr 0.03～0.91，V 0.51～6.95，Zn 0.37～2.11，Mn 0.44～2.14。Hg、Cd、As、Pb、Cu、Ni、Cr、V、Zn和Mn的單項生態風險指數平均值分別為44.46、33.89、9.37、2.32、4.26、3.65、0.41、1.86、0.83和1.10，由高到低的排序為Hg、Cd、As、Cu、Ni、Pb、V、Mn、Zn、Cr。除Hg外，其他9種重金屬元素的單項生態風險指數平均值均小于40。采樣區重金屬As、Pb、Cu、Ni、V、Mn、Zn、Cr單項生態風險指數的最大值均小于40，說明采樣區這8種重金屬都處于輕度生態風險等級，對陜南茶園土壤潛在生態風險貢獻較低，基本沒有影響。

表4研究區域茶葉重金屬含量統計分析Table 4 Summary statistics of heavy metal concentrations in the tea leaves in the study area

盡管Cd的單項生態風險指數平均值＜40，為33.89，但指數值的范圍較寬，最高生態風險指數達103.72，單項生態風險指數值超過80的樣本有18個，占總樣本的5.46%，處于較強生態風險等級。同時有29.09%的樣本處于中度生態風險等級，65.45%的樣本處于輕度生態風險等級。Hg的生態風險指數的平均值＞40，為44.46，最大值為83.97，生態風險等級處于輕、中度水平的占總樣本的比重分別為42.42%和51.82%，只有5.76%的樣本達到較強生態風險等級。Cd和Hg對陜南茶園種植區土壤的生態風險分別貢獻了35.47%和46.53%。因此，在調查茶園種植區土壤中，Hg和Cd是造成潛在生態風險的主要因素。

2.5.2 茶園土壤重金屬綜合潛在生態風險評價

研究區域土壤中Hg、Cd、As、Cu、Pb、Ni、Cr、V、Zn和Mn的綜合潛在生態風險指數（IR）最大值為269.87，最小值為26.71，平均值為102.15（＜150），表明該研究區域總體處于低潛在生態風險水平。研究區域330個樣本的綜合潛在生態風險指數統計見表6，由表6可知，272個樣本處于輕度潛在生態風險水平，占總樣本量的82.42%；58個樣本處于中度潛在生態風險水平，占總樣本量的17.58%，這表明研究區域茶園土壤重金屬還處于輕潛在生態風險。

3 討論

本研究選擇Hakanson潛在生態風險指數法來評價茶園土壤重金屬污染，該方法彌補了單因子污染指數法、內梅羅綜合污染指數法、地累積指數法和污染負荷指數法的缺點，將重金屬生態效應、環境效應與毒理學聯系在一起，定量劃分重金屬的潛在風險等級。通過該方法評價發現，10種重金屬中Cd和Hg的生態風險指數較高，最高生態風險指數分別達到103.72和83.97，且通過樣本統計發現Cd和Hg是研究區域茶園土壤潛在生態風險的主要因素，其生態風險貢獻率分別為35.47%和46.53%，82%的生態危害都由這兩種元素造成。

表5土壤重金屬單項生態風險指數統計Table 5 Statistical analysis of the single ecological risk index of soil heavy metals

表6研究區域土壤重金屬潛在生態風險指數統計Table 6 Statistical analysisof the potential ecological risk index of soil heavy metals

根據330個茶園土壤樣品的分析結果，結合潛在生態風險指數法評價顯示調查茶園總體上是清潔的，但個別茶園受到Cd和Hg等重金屬的影響，處于較強生態風險等級。如果是由于這10種重金屬土壤背景值的原因，則該土壤環境是否適宜茶園生產種植還有待進一步論證；如果這種狀況是人為因素引起，比如周邊工業企業排放性污染、不合理施肥等原因，則需要從源頭上加以控制。總之，盡管目前風險評價結果顯示調查區域茶園的生態風險較低，但個別茶園中Cd和Hg等重金屬環境問題仍應引起重視，特別是土壤樣本中有5.76%的樣本Cd含量高于GB 15618—2018中的風險篩選值。依據土壤污染風險篩選值有關規定，超過該值，對農產品質量安全、農作物生長或土壤生態環境可能存在風險，應當加強土壤環境監測和農產品協同監測，原則上應當采取安全利用措施。相關性分析結果來看，土壤中多種類重金屬含量與對應茶園茶葉中重金屬含量并不存在一致性的問題。研究區域中，土壤樣本中盡管有5.76%的樣本Cd含量高于GB 15618—2018中的風險篩選值，但茶葉中Cd含量符合農業行業標準《無公害食品茶葉》（NY 5244—2004）。該現象可能有兩種原因：其一是因為茶樹對不同重金屬吸收能力存在一定的差異性，土壤中重金屬含量高未必能引起茶葉中相應重金屬含量的超標；其二是茶葉中的重金屬含量受多重因素影響，除了受土壤因素影響外，還同時受到諸如大氣污染等因素的影響。

土壤的pH反映了土壤的酸堿性，而酸堿性可能會影響重金屬的形態和活性。我們研究發現土壤pH與Cd、Cu和Fe含量達到顯著相關性水平（P＜0.05）。有研究發現[4]，低pH可以促進土壤中重金屬的溶解和活化。本研究區域茶園土壤pH均值為4.78，在該條件下，土壤中重金屬Cd、Cu、Fe可能會少量溶解，一定程度上增加了其浸出量，從而可能會降低土壤中重金屬Cd、Cu和Fe的濃度；但另一方面，酸性土壤環境可以改善茶葉種植土壤中重金屬的生物可利用性。有研究表明[31]，土壤pH和Eh共同控制各形態重金屬的轉換平衡，當pH＜5時，土壤Eh的影響不顯著，pH成為控制重金屬存在形態的主要因素。隨著pH的降低，重金屬從難溶態轉為易溶態的量會增加，進而可能影響地上部分對重金屬的吸收和帶走量。重金屬形態分析與茶葉中重金屬的關系有待進一步研究。值得關注的是，茶樹是一種多年生的常青植物，同等條件下，不論是富集土壤中重金屬元素的能力還是對污染物的敏感程度都較其他植物強[15]。因此，雖然長期吸收可降低土壤Cd、Cu和Mn的含量，但茶葉作為特殊的飲品植物，這種潛在威脅可能對人體健康危害會更大。隨著土壤酸度的增加，土壤中重金屬的移動性和生物有效性均會顯著增加，這與謝忠雷等[31]在茶園土壤pH對土壤中吸收Mn的研究結論相似；土壤酸性越強，土壤中重金屬越易被茶葉吸收累積，對人體健康的威脅更大。因此，在輕度重金屬污染的酸性土壤中，可以通過適當施用堿性介質，比如添加生物質炭等來提高土壤的pH，進而降低重金屬的生物有效性，以達到安全生產的目的。對于已經造成較高生態風險的種植園，因嚴控“三廢”入園，在新建茶園位置時，嚴格按照有機茶園要求進行選址種植，避開已有的污染源；在重金屬含量背景值高的工礦企業附近以及交通發達的地段不宜發展茶園；已發展起來的應該建立防護林帶以減輕汽車尾氣造成的污染。施用農藥、化肥和動物糞便過程中要注意Cd、Hg、Pb等有害元素的引入；提倡因土施肥、配方施肥。

4 結論

（1）研究區域茶園土壤肥力處于《綠色食品產地環境質量》（NY/T 391—2013）Ⅱ級標準范圍；Zn、Hg、As、Cd、Mn、Se和Fe含量的平均值均超過了陜西土壤背景值，呈現不同程度的積累；有5.76%的樣本中Cd含量和4.54%的樣本中Ni含量高于《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）中的風險篩選值，但遠低于風險管控值。

（2）Hg和Cd是造成潛在生態風險的主要因素，對陜南茶園土壤生態風險貢獻率分別為46.53%和35.47%。As、Cu、Pb、Ni、Cr、V、Zn和Mn的單項生態風險指數的最大值均小于40，對調查茶園土壤潛在生態風險貢獻較低；綜合潛在生態風險指數平均值為102.15（＜150），表明該研究區域總體上處于較低的潛在生態風險水平。

（3）32個茶園茶葉樣品符合《無公害食品茶葉》（NY 5244—2004）和《茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氟化物限量》（NY659—2003），33個茶園中茶葉Cu含量符合《有機茶》（NY 5196—2002），4個茶園中茶葉Se含量符合《富硒茶》（NY/T 600—2002）。