杭州西湖周邊綠茶茶園土壤重金屬含量檢測(cè)與污染評(píng)價(jià)*

張志學(xué) ， 陶星名

（杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310023）

綠茶作為我國茶葉的主要種類，深受國人喜愛。龍井茶作為綠茶中的佼佼者，更是馳名中外，而龍井茶中最為有名的就是西湖龍井。本文選取杭州市西湖周邊三塊茶葉種植地作為研究分析對(duì)象，通過對(duì)研究區(qū)域土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co等9種重金屬元素含量進(jìn)行檢測(cè)，運(yùn)用單因子污染指數(shù)法和Nemerow綜合污染指數(shù)法對(duì)土壤中重金屬污染情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，為茶園土壤的綠色可持續(xù)使用，茶葉有機(jī)、綠色、安全生產(chǎn)等提供理論依據(jù)，形成較好的社會(huì)、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集與制備

1.1.1 土壤樣品采集

本次研究土壤樣品采自環(huán)西湖周邊區(qū)域，于2019年10月至2020年5月分別選取3處環(huán)西湖茶葉種植地，共采集土壤樣品30份。為減少污染，樣品用木鏟采集，采樣點(diǎn)數(shù)量和位置根據(jù)茶園的面積和茶行走向進(jìn)行確定，但每個(gè)茶園采樣點(diǎn)不少于6個(gè)。采樣點(diǎn)確定方法如下：將茶園按茶行走向分成若干個(gè)網(wǎng)格（每個(gè)網(wǎng)格大小10 m*15 m），網(wǎng)格內(nèi)采用“S”型布點(diǎn)法，利用GPS定位，采集土層深度為0～15 cm的土壤1 kg[3-5]。對(duì)采集的土壤進(jìn)行裝袋并貼好標(biāo)簽帶回實(shí)驗(yàn)室，樣品標(biāo)簽采用采樣點(diǎn)編號(hào)＋數(shù)字進(jìn)行編排，如JYJ-01。

1.1.2 土壤樣品制備

土壤樣品經(jīng)室內(nèi)一周自然風(fēng)干后，用木棒碾碎，去渣，然后用研缽研磨過200目篩，貯存于清潔的磨口玻璃瓶中備用。

1.2 試劑與設(shè)備

檢測(cè)試劑使用優(yōu)質(zhì)純濃鹽酸、氫氟酸、濃硝酸、高氯酸，蒸餾水用娃哈哈純凈水替代，多元素重金屬標(biāo)準(zhǔn)溶液購于國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，臨用前按需求配制成所需濃度進(jìn)行使用。

1.3 檢測(cè)項(xiàng)目及方法

土壤樣品分析方法參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[6]，準(zhǔn)確稱取土壤樣品0.5 g（精確到0.1 mg），放置聚四氟乙烯坩堝中，加少許蒸餾水潤(rùn)濕，先后加入6 mL濃HNO3、2 mL HF、2 mL濃HCl、1 mL HClO4置于電熱板上加熱消解。消解過程中注意觀察，防止燒干并經(jīng)常用坩堝鉗轉(zhuǎn)動(dòng)坩堝，使消解充分，待溶液呈白色或淡黃色的黏稠狀即可，冷卻后，用5%稀硝酸溶液浸洗并轉(zhuǎn)移定容至50 mL。

樣品溶液中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co 9種重金屬元素含量用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES5000型，聚光科技）進(jìn)行測(cè)定。

1.4 重金屬污染評(píng)價(jià)

1.4.1 評(píng)價(jià)方法

土壤中重金屬含量的評(píng)價(jià)方法選用單因子污染指數(shù)法和Nemerow綜合污染指數(shù)法相結(jié)合的方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[7-8]。

1）單因子污染指數(shù)法。采用下述公式（1）計(jì)算單因子污染指數(shù)：

式中，Pi為污染物i指數(shù)，Ci為污染物i實(shí)測(cè)值，Si為污染物i標(biāo)準(zhǔn)限值。

2）Nemerow綜合污染指數(shù)法。用下述計(jì)算公式（2）計(jì)算Nemerow指數(shù)：

式中，P綜為Nemerow綜合污染指數(shù)，Pmax為土壤中所測(cè)重金屬污染指數(shù)最大值，為茶園土壤中重金屬的單因子指數(shù)平均值。

1.4.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

茶園土壤重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)國家《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018）[9]和農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)NY/T 391—2021[10]的重金屬限值，并參照中國綠色食品發(fā)展中心推薦的土壤污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)茶園土壤劃分等級(jí)。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)西湖周邊茶園土壤重金屬含量

采集環(huán)西湖周邊三處（編號(hào)分別為JYJ、LJC、MJW）茶葉種植園土壤樣品共30份，對(duì)土壤樣品中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co 9種重金屬元素含量進(jìn)行分析，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

從表1中可以看出，環(huán)西湖周邊3處茶園土壤中各重金屬含量不相同，按其平均值大小可知：Zn＞Cr＞Ni＞Pb＞Cu＞Co＞As＞Cd＞Hg。環(huán)西湖周邊3處茶園土壤中Pb含量在16.9 mg/kg～51.8 mg/kg，最小值來自于編號(hào)為JYJ茶園土壤樣品，最大值來自于編號(hào)為MJW茶園土壤樣品，平均值為30.4 mg/kg，均未超過限值；Zn含量在8.0 mg/kg～135.6 mg/kg，最小值來自于編號(hào)為L(zhǎng)JC茶園土壤樣品，最大值來自于編號(hào)為JYJ茶園土壤樣品，平均值為71.2 mg/kg，均未超過限值；Cu含量在2.0 mg/kg～40.8 mg/kg，最小值來自于編號(hào)為L(zhǎng)JC茶園土壤樣品，最大值來自于編號(hào)為JYJ茶園土壤樣品，平均值為22.8 mg/kg，均未超過限值；Cd含量在0.01 mg/kg～0.19 mg/kg，最小值來自于編號(hào)為MJW茶園土壤樣品，最大值來自于編號(hào)為JYJ茶園土壤樣品，平均值為0.10 mg/kg，均未超過限值；Cr含量在6.0 mg/kg～93.7 mg/kg，最小值來自于編號(hào)為MJW茶園土壤樣品，最大值來自于編號(hào)為JYJ茶園土壤樣品，平均值為54.7 mg/kg，均未超過限值；Ni含量在1.0 mg/kg～62.8 mg/kg，最小值和最大值均來自編號(hào)為L(zhǎng)JC茶園土壤樣品，平均值為31.2 mg/kg，均未超過限值；Hg含量在0.00～0.16 mg/kg，最小值來自于編號(hào)為MJW茶園土壤樣品，最大值來自于編號(hào)為L(zhǎng)JC茶園土壤樣品，平均值為0.07 mg/kg，均未超過限值；As含量在0.0～35.9 mg/kg，最小值來自于編號(hào)為MJW茶園土壤樣品，最大值來自于編號(hào)為JYJ茶園土壤樣品，平均值為11.8 mg/kg，均未超過限值；Co含量在9.0 mg/kg～27.9 mg/kg，最小值來自于編號(hào)為MJW茶園土壤樣品，最大值來自于編號(hào)為JYJ茶園土壤樣品，平均值為14.7 mg/kg，均未超過限值。

表1 環(huán)西湖茶葉種植園土壤重金屬含量 單位：mg/kg

依據(jù)國家《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018）和農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)NY/T 391—2021的重金屬限值，可知環(huán)西湖周邊三處（編號(hào)分別為JYJ、LJC、MJW）茶葉種植園土壤中重金屬含量均在限值以內(nèi)，說明環(huán)西湖周邊茶園土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)較低，滿足綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 茶園土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

環(huán)西湖茶葉種植園土壤中重金屬污染評(píng)價(jià)指數(shù)結(jié)果如表2所示，單因子污染指數(shù)采用每個(gè)茶園土壤中重金屬含量的平均值進(jìn)行計(jì)算。

表2 環(huán)西湖茶葉種植園土壤的重金屬污染指數(shù)

從表2中可以看出，環(huán)西湖周邊3處茶園土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co 9種重金屬的單因子污染指數(shù)Pt均小于0.6，說明環(huán)西湖周邊茶園土壤中的重金屬含量都處在清潔安全水平之中；結(jié)合表1茶園土壤重金屬污染等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)西湖周邊3處茶園Nemerow綜合污染指數(shù)平均值為0.58，其中污染指數(shù)最大為編號(hào)JYJ茶園0.69，最小為編號(hào)MJW茶園0.52，均小于0.7，說明環(huán)西湖周邊茶園土壤環(huán)境質(zhì)量都處于清潔安全級(jí)別，土壤環(huán)境保護(hù)良好，滿足NY/T 391—2021中規(guī)定的綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量要求。

3 結(jié)論與建議

1）環(huán)西湖周邊茶園土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Co 9種重金屬含量均未超過NY/T 391—2021《綠色食品 產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》和GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》中土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，說明環(huán)西湖周邊茶園土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)較低，滿足綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）本項(xiàng)目研究的環(huán)西湖周邊3處茶園土壤中重金屬含量波動(dòng)范圍較大，Pb：16.9 mg/kg～51.8 mg/kg、Zn：8.0 mg/kg～135.6 mg/kg、Cu：2.0 mg/kg～40.8 mg/kg、Cd：0.01 mg/kg～0.19 mg/kg、Cr：6.0 mg/kg～93.7 mg/kg、Ni：1.0 mg/kg～62.8 mg/kg、Hg：0.00 mg/kg～0.16 mg/kg、As：0.0 mg/kg～35.9 mg/kg、Co：9.0 mg/kg～27.9 mg/kg，說明環(huán)西湖茶園土壤中重金屬含量存在著較為顯著的差異性，在后續(xù)的茶園土壤管理中應(yīng)側(cè)重于差異化和差別化管理，確保茶園土壤的綠色可持續(xù)使用。

3）環(huán)西湖周邊3處茶園土壤中重金屬的單因子污染指數(shù)Pi（0.03～0.56）和Nemerow綜合污染指數(shù)（0.52～0.69）均小于0.7，說明環(huán)西湖周邊茶園土壤環(huán)境質(zhì)量都處于清潔安全級(jí)別，土壤環(huán)境保護(hù)良好，滿足綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

4）環(huán)西湖周邊編號(hào)為JYJ、LJC茶園的土壤Nemerow綜合污染指數(shù)分別為0.69和0.65，均接近于0.7，接近土壤污染的警戒線，在后續(xù)的茶園土壤管理工作中應(yīng)予以重視。