南湾库区水—土壤—茶叶中铜含量测定及富集特征

王倩倩 李俞斌

一、前言

信阳毛尖主要产于信阳市董家河、浉河港及谭家河三地，属中国地理标志产品，也是河南省著名的土特产之一。其产地位于淮河上游、南湾水库区域范围，故而此区域范围内废水废气废物的产生以及茶园大量使用农药、化肥等均会引起南湾库区范围内水体及土壤的酸度明显上升，从而导致重金属溶解性不同程度地提高。最终可能会导致茶叶及南湾库区饮用水源中重金属的含量不断上升。因此，对水体及土壤重金属污染状况及植物修复的研究显得尤为重要。目前由于土壤污染的隐蔽性、滞后性、危害性及土壤污染修复所需的巨大代价，故而选择具有二次污染小等特点的土壤修复技术对信阳毛尖茶树进行修复。通过对淮河上游南湾水库周边不同土壤类型重金属污染现状及其分布状况进行初步研究，为制定相应的应急评价技术提供依据。

二、实验部分

1.材料与试剂

硝酸（分析纯）；高氯酸（分析纯）；Cu单元素的标准溶液（1000 μg/mL）。

2.仪器

TAS-990型原子吸收分光光度计；20目、40目及100目尼龙筛、Cu空心阴极灯；电热鼓风干燥箱。

3.样品的采集与预处理

本研究以南湾库区某茶园为研究对象，通过实地考察和资料收集，根据实地生态条件选取有代表性的茶园。根据茶园的面积和地形地貌条件，确定采样点的分布和数量，采样时间为2017年4月。

水样品的采集及预处理：依据《地表水和污水检测技术规范 （HJ-T91）》进行取样，将采集好的样品装入聚乙烯塑料瓶中，浓硫酸调节pH值为1～2，尽快进行重金属Cu的含量测定。

表1 土壤及茶叶重金属含量表（单位：mg/kg）

表2 土壤及茶叶对重金属的平均富集系数表

土壤样品的采集及预处理：采用梅花布点法采集土壤样品。各点处取0～20cm土壤，把取得的土壤充分混合，按四分法取500g装袋并记录。共采集土壤样品10个。将采集回来的土壤样品剔除异物于室温下风干。样品经碾磨全部通过100目尼龙筛，装袋备用。

茶叶样品的采集及处理：多点采集茶叶样品，以使茶叶样品具有代表性。将采集的茶叶样品装入布袋中并用标签纸进行记录，共采集嫩叶样品5个，老叶样品5个。茶叶样品先用自来水冲洗，再用去离子水清洗干净，沥干水分将样品置于烘箱中105℃杀青60min后，于65℃烘至恒重。用粉碎机将烘干的样品粉碎，使其通过40目尼龙筛，装袋备用。测定前，再将过筛的样品于65℃烘箱中烘干5h。

4.样品的测定

土壤样品的消解及测定：采用HF-HNO3-HClO4三酸消化，将最终溶液转移到25mL比色管中，用2%稀HNO3定容，并转入塑料瓶中待测，用TAS-990型原子吸收分光光度计测定Cu的含量，同时做全程空白实验。

茶叶样品的消解及测定：采用HNO3-HClO4消化，放冷后将消化液过滤于25 mL比色管中，用去离子水少量多次洗涤三角瓶，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，摇匀待测，每5个样品随机作平行三样测定。

三、结果与讨论

1.水、土壤及茶叶中重金属含量水平

重金属Cu含量的测定结果见表1。水样中的重金属Cu未检出，土壤、嫩叶及老叶中Cu的含量平均值分别为12.88 mg/kg、11.75 mg/kg和14.50 mg/kg。水体中重金属Cu未检出，可能是水体中重金属Cu含量较低。可见老叶和毛尖嫩叶中的重金属Cu含量具有较大差异。土壤、嫩叶及老叶中的重金属Cu的标准差均较小，表明测定数值较接近平均值。

2.茶叶中重金属Cu的富集特征

一般认为，土壤是植物中重金属的最主要来源。重金属通过茶叶树的根系由土壤向茶叶叶片中迁移并逐渐累积，因此可以通过富集系数来反映重金属元素富集程度和迁移能力大小，富集系数的计算公式为：富集系数=茶叶中重金属含量/土壤中重金属含量。富集系数愈大，作物愈易从土壤中吸收该元素，表明重金属元素的迁移能力愈强。Cu元素在嫩叶和老叶中的平均富集系数见表2。

从表2中可看出，老叶和嫩叶对Cu的富集系数均较大，一方面土壤中这两种重金属元素的生物可吸收态含量较高，另一方面说明茶叶对重金属元素Cu有比较强的富集能力，可见，老叶和嫩叶对金属Cu的富集能力具有差异。

四、结论与建议

研究结果表明，淮河流域南湾库区茶园附近湖水中重金属Cu含量未超过《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）规定标准，土壤中的重金属Cu的含量未超过《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）中的二级标准，以茶叶卫生标准（GB 9679-88）、茶叶质量分级标准和茶叶中各重金属限量值为评价标准来看，并无重金属Cu污染。然而仍不能掉以轻心，土壤中过量的金属元素会通过土壤—茶树系统转移到茶叶内，也可通过各种途径进入水体中，引起茶叶重金属及水体重金属污染进而对人体产生危害。因此应采取预防与治理相结合的措施综合控制南湾库区重金属元素的含量。

首先，强化环境知识宣传，提高茶农环保意识。茶农是茶叶的生产者，因此，对其进行宣传和教育是保证水体、土壤和茶叶避免污染的关键。不仅要充分运用媒体等向茶农宣传无公害茶叶生产的优势，也要积极地推广无公害茶叶的生产技术，同时出台相应政策，引导茶农进行无公害茶叶生产。

其次，统筹兼顾城市发展与茶叶安全生产。南湾水库区域旅游业的快速发展，各种特色农家乐、地锅饭等餐饮业快速增加，无疑增加了重金属的污染危机。当前一个重要的工作就是协调旅游业的发展和茶叶的安全生产。第一，人类频繁的活动会增加茶叶中重金属的含量，故而茶园及旅游业的选址应统筹安排；第二，已经被污染的土壤和水体可以考虑用一些绿色的方法降低其重金属含量，如生态浮床等；第三，可加强茶叶中重金属的监测工作。

总而言之，目前南湾库区茶园周边的水体、土壤、茶叶中重金属Cu的污染并不严重，但防治土壤和茶叶重金属污染不容忽视。随着生活品质的不断提高，人们对茶叶质量的要求也越来越高，如何使人们喝到放心的无公害绿色茶叶已经成为社会各界关心的问题，因此，应在充分了解南湾库区茶园土壤及茶叶重金属污染状况的情况下，对症下药，加强受污染土壤的综合治理工作