方輝韓 ， 蘇小琴 ， 孔俊豪 ， 胡金壽 ， 吳榮梅 ， 楊秀芳 *

（1.開化縣茶葉局，浙江衢州 324300；2.中華全國(guó)供銷合作總社杭州茶葉研究院，浙江杭州 310016；3.浙江省茶資源跨界應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310016）

茶作為一種營(yíng)養(yǎng)豐富的天然健康飲料，已成為當(dāng)今國(guó)際的時(shí)尚飲品。茶葉質(zhì)量安全問題不僅會(huì)制約其保健功能的揮發(fā)，而且會(huì)影響一個(gè)地區(qū)或國(guó)家茶葉生產(chǎn)與貿(mào)易的發(fā)展，受到了各界人士的高度關(guān)注[1-2]。源頭把控是保證茶葉質(zhì)量安全的關(guān)鍵，主要涉及茶園土壤、投入品、環(huán)境、采摘等主要環(huán)節(jié)。茶園土壤是茶樹賴以生存的基礎(chǔ)，也是影響茶葉品質(zhì)安全的關(guān)鍵因素[3-4]。茶樹的生長(zhǎng)發(fā)育和茶葉品質(zhì)的形成需要土壤中的各種必需營(yíng)養(yǎng)元素，這些營(yíng)養(yǎng)元素直接參與茶樹代謝。

重金屬元素指密度在4.0 g/cm3以上的元素（約60種）或密度在 5.0 g/cm3以上的元素（45種），主要包括鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、汞（Hg）、銅（Cu）等，是當(dāng)前影響茶園土壤安全的重要因子[5]。重金屬的長(zhǎng)期積累會(huì)直接影響茶園土壤和茶葉品質(zhì)安全，并最終通過食物鏈進(jìn)入人體危害健康[6]。目前，已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道我國(guó)茶葉產(chǎn)區(qū)部分茶園土壤生態(tài)環(huán)境退化，存在不同程度的重金屬污染的情況[7-9]。因此監(jiān)測(cè)區(qū)域茶園重金屬含量情況，做好重金屬的風(fēng)險(xiǎn)防治工作，是安全優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的基石。

開化縣地處浙江省西部、錢塘江源頭，是中國(guó)綠茶“金三角”（婺綠、屯綠、遂綠）的核心區(qū)，也是我國(guó)龍頂名茶之鄉(xiāng)。開化龍頂茶品質(zhì)優(yōu)良，且沖泡后芽頭挺立杯中，享有“杯中森林”的美譽(yù)。文章通過開展開化縣茶園土壤安全評(píng)價(jià)研究，從源頭監(jiān)測(cè)了開化龍頂主產(chǎn)區(qū)茶園土壤的營(yíng)養(yǎng)成分特征，測(cè)定分析了主要重金屬元素鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎘（Cd）和總砷（TAs）的含量及安全評(píng)價(jià)情況，并對(duì)監(jiān)測(cè)茶園的茶鮮葉進(jìn)行了鉛含量狀況的分析。研究為開化縣的茶葉品質(zhì)和質(zhì)量安全提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，為開化龍頂茶質(zhì)量安全監(jiān)管與預(yù)警機(jī)制的建立和完善奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與制備

2017年春季（4月上旬），采集開化縣境內(nèi)開化龍頂主產(chǎn)區(qū)馬金鎮(zhèn)、何田鄉(xiāng)、齊溪鎮(zhèn)、村頭鎮(zhèn)、長(zhǎng)虹鄉(xiāng)、蘇莊鎮(zhèn)、池淮鎮(zhèn)的茶園土壤樣品。按照NY/T 395—2012 規(guī)定[10]，采用“S”型采樣法，每個(gè)土樣隨機(jī)選取5個(gè)取樣點(diǎn)得到混合土樣，深度為0～20 cm，設(shè)置3個(gè)重復(fù)，均勻混合后采用四分法保留1 kg土壤，裝入干凈采集袋中。將取回的土樣剔除雜物，自然風(fēng)干，磨碎、過篩備用。同時(shí)在每處土壤采樣點(diǎn)采摘茶鮮葉，采集等級(jí)為一芽三、四葉，90℃烘干，分袋裝好。

圖1 樣品采集地地貌（三角形標(biāo)注為采集地）Fig.1 Landform of sample collection place（The triangle labels indicated sample collection place）

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 茶園土壤養(yǎng)分含量測(cè)定

對(duì)所采土樣的酸堿度（pH）、有機(jī)質(zhì)碳（OM）、總氮（TN）、速效磷（AP）、速效鉀（AK）進(jìn)行分析測(cè)定。具體測(cè)定方法[11]：土壤pH測(cè)定采用水浸提電位法（水土比為2.5∶1）；OM和TN采用元素分析儀進(jìn)行測(cè)定分析；AP采用碳酸氫鈉法測(cè)定；AK的測(cè)定采用乙酸銨提取法。

1.2.2 茶園土壤養(yǎng)分狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)NY/T 391—2013中茶園土壤的肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)提出茶園土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[12]，見表1，Ⅰ級(jí)為優(yōu)良、Ⅱ級(jí)為尚可、Ⅲ級(jí)為較差。

表1 茶園土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Classification standards of soil nutrients of tea plantation

1.2.3 茶園土壤重金屬含量測(cè)定

土壤元素的測(cè)定參照GB 5009.268—2016[13]，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）。

1.2.4 重金屬污染評(píng)價(jià)

采用GB 15618—1995二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)[14]，具體指標(biāo)限量值為：pH＜6.5、Pb≤250 mg/kg、Cr≤150 mg/kg、Cd≤0.3 mg/kg 和 TAs≤40 mg/kg。采用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)土壤重金屬的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表2。單因子污染指數(shù)計(jì)算公式見式（1）：

式中：Pi為土壤中污染物i的污染指數(shù)，Ci為污染物i的實(shí)測(cè)濃度，Si為污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)Pi≤1時(shí)，表示土壤未受污染；當(dāng)Pi＞1時(shí)，表示土壤已受污染，Pi值越小，表明土壤受這種元素的污染程度愈輕。

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)計(jì)算公式見式（2）：

式中：Pij為某地區(qū)的綜合污染指數(shù)，Pmax為參評(píng)污染物中單因子污染指數(shù)最大值，Pave為參評(píng)污染物中單因子污染指數(shù)的平均值。

表2 土壤環(huán)境質(zhì)量等級(jí)Table 2 Grading of soil environmental quality

1.2.5 茶鮮葉鉛含量測(cè)定驗(yàn)證和污染評(píng)價(jià)

茶葉中鉛含量的測(cè)定按照GB 5009.268—2016，限量參照 GB 2762—2017[15]，污染評(píng)價(jià)方法采用單因子指數(shù)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶園土壤養(yǎng)分情況

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)開化縣茶葉主產(chǎn)區(qū)茶園土壤pH、AP、AK、OM和TN進(jìn)行測(cè)定分析，結(jié)果見表3。由表3可知，開化縣茶園土壤pH范圍為4.29～5.07，均值為4.61，適合茶樹生長(zhǎng)，變異系數(shù)為0.05，屬弱變異。土壤AP含量范圍4.03～51.12 mg/kg，均值19.58 mg/kg，其中，達(dá)Ⅰ級(jí)茶園土壤標(biāo)準(zhǔn)占66.67%，達(dá)Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)占22.22%，變異系數(shù)較大為0.91，這可能與磷在土壤中遷移性低有關(guān)。AK范圍 107.91～1011.79 mg/kg， 均值 333.92 mg/kg，達(dá)Ⅰ級(jí)茶園占88.89%，變異系數(shù)為0.85，屬較強(qiáng)的變異。TN含量范圍0.40～1.60 g/kg，均值0.84 g/kg，達(dá)Ⅰ和達(dá)Ⅱ級(jí)茶園土壤標(biāo)準(zhǔn)均占22.22%，變異系數(shù)0.40，屬中等強(qiáng)度變異。OM含量范圍5.50～12.30 g/kg，均值10.23 g/kg，達(dá)Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)占77.78%，變異系數(shù)0.20，屬中等強(qiáng)度變異。進(jìn)一步差異分析表明，開化縣不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的茶園土壤各營(yíng)養(yǎng)成分含量具有顯著性差異。

表3 開化縣茶園土壤主要養(yǎng)分含量Table 3 Contents of major nutrients in tea plantation soils from Kaihua county

2.2 茶園土壤重金屬含量及污染評(píng)價(jià)

采用ICP-MS法，對(duì)開化龍頂主產(chǎn)區(qū)茶園土壤重金屬含量進(jìn)行測(cè)定，并采用單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，結(jié)果分別見表4、表5。由表4可知，土壤重金屬含量狀況良好，Pb、Cd、Cr和 TAs含量范圍分別為 7.34～42.10 mg/kg、0.06～0.25 mg/kg、5.89～193.48 mg/kg、2.54～49.68 mg/kg，其相對(duì)平均值分別為 26.67 mg/kg、0.14 mg/kg、46.02 mg/kg、11.62 mg/kg，4 種重金屬的變異系數(shù)順序?yàn)?Cr＞TAs＞Cd＞Pb，根據(jù)變異系數(shù)的劃分等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[16]，土壤中重金屬Cr、TAs變異系數(shù)大于1.0，屬于強(qiáng)的變異，其余土壤重金屬的變異系數(shù)均介于0.1～1.0之間，屬于中等強(qiáng)度變異。由表5可知，茶園土壤4種重金屬污染程度為Pb＜TAs＜Cr＜Cd，其對(duì)應(yīng)的單因子污染指數(shù)平均值分別為0.11、0.29、0.31和0.47。依據(jù)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，除A1和G2，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)4種重金屬的單因子污染指數(shù)均小于1.0，綜合污染指數(shù)范圍為0.19～0.98，表明開化縣茶園土壤總體處于清潔水平。

2.3 茶鮮葉鉛含量及污染評(píng)價(jià)

對(duì)開化龍頂監(jiān)測(cè)茶園的茶鮮葉Pb含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表6，Pb含量范圍在0.17～0.37 mg/kg，平均值為 0.25 mg/kg，參照 GB 2762—2017 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最高限量（5 mg/kg），茶鮮葉中Pb含量均低于標(biāo)準(zhǔn)限量值，單因子污染指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，表明開化龍頂茶鮮葉Pb元素處于安全水平。

表4 茶園土壤重金屬含量（單位：mg/kg）Table 4 Contents of heavy metals in tea plantation soils （Unit： mg/kg ）

表5 茶園土壤重金屬的污染指數(shù)評(píng)價(jià)Table 5 Evaluation of heavy metals pollution in tea plantation soils

表6 茶鮮葉鉛含量及安全評(píng)級(jí)Table 6 Content and safety evaluation of Pb in fresh tea leaves

3 結(jié)論與討論

文章監(jiān)測(cè)了開化縣茶園土壤養(yǎng)分及重金屬含量，并對(duì)監(jiān)測(cè)茶園的茶鮮葉進(jìn)行了鉛含量狀況分析。 結(jié)果顯示，（1） 茶園土壤 pH、AP、AK、TN 和OM 范 圍 分 別 為 4.29～5.10、4.03～51.12 mg/kg、107.91～1011.79 mg/kg、0.40～1.90g/kg、5.50～21.50g/kg，達(dá)Ⅱ級(jí)以上茶園土壤標(biāo)準(zhǔn)的茶園占87%。（2）茶園土壤中4種重金屬單因子污染指數(shù)順序?yàn)?Pb＜As＜Cr＜Cd， 綜合污染指數(shù)為 0.19～0.98，與國(guó)內(nèi)茶園土壤重金屬含量狀況相比[17-19]，開化縣茶園土壤重金屬含量處于清潔水平。（3）龍頂茶鮮葉鉛含量范圍為0.17～0.37 mg/kg，符合GB 2762—2017限量標(biāo)準(zhǔn)，單因子污染指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1，處于安全水平。

研究針對(duì)開化龍頂茶的源頭進(jìn)行安全指標(biāo)監(jiān)測(cè)，為開化縣的茶葉品質(zhì)和質(zhì)量安全提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。為確保開化縣茶葉持續(xù)優(yōu)質(zhì)的安全生產(chǎn)，今后，需要從茶園土壤、投入品、環(huán)境、采摘到茶葉的加工生產(chǎn)和包裝運(yùn)輸環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)構(gòu)建開化縣茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量可追溯體系，對(duì)于科學(xué)指導(dǎo)茶園管理、建立健全質(zhì)量安全預(yù)防預(yù)警機(jī)制、持續(xù)開展生態(tài)茶園建設(shè)和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。