孫荷芝，周利，俞嘉偉，陳宗懋

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，浙江 杭州 310008

茶葉含有咖啡堿、多酚、氨基酸等多種成分，具有降糖降脂、抗炎抗菌、抗氧化等健康效應(yīng)，是世界三大無酒精飲料之一。我國是最早發(fā)現(xiàn)和利用茶的國家，也是世界茶葉種植大國和第二大出口國。2021年，我國18個(gè)主產(chǎn)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）茶園總面積326.41萬hm，干毛茶總產(chǎn)量約306.32 萬t；茶葉出口38.35 萬t，金額25.29 億美元，同比增加6.18%、16.60%，出口量和出口額均創(chuàng)歷史新高。我國茶葉出口的最大瓶頸仍是茶葉質(zhì)量安全問題，尤其非農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)殘留逐漸引起關(guān)注。近5年來，我國出口茶葉因風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)殘留被歐盟食品與飼料快速預(yù)警系統(tǒng)（Rapid alert system for food and feed,RASFF）通報(bào)27 起，涉及風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)17 種，其中非農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)主要為蒽醌和聯(lián)苯。

以tea和各類風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)為主題關(guān)鍵詞在Web of Science系統(tǒng)中檢索2011—2022年的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)茶葉中研究最多的風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)為重金屬，此外，針對(duì)蒽醌和高氯酸鹽等茶葉中的新型污染物，近年來的研究增多。因此，本文總結(jié)討論了茶葉中重金屬、蒽醌和高氯酸鹽的污染現(xiàn)狀和污染來源，提出了茶葉風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建以應(yīng)對(duì)綠色貿(mào)易壁壘。

1 重金屬

重金屬是指原子量在63.5～200.6 之間、密度大于5 g/cm的金屬元素，因其難以生物降解或熱降解而在環(huán)境中長(zhǎng)期存在。環(huán)境中的重金屬通過動(dòng)植物的吸收累積進(jìn)入食物鏈，在人體內(nèi)累積進(jìn)而導(dǎo)致慢性中毒，具有致癌、致突變和致畸等風(fēng)險(xiǎn)。

1.1 污染現(xiàn)狀

目前，茶葉中已報(bào)道的重金屬包括錳（Mn）、鉛（Pb）、砷（As）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、鎳（Ni）、汞（Hg）、銻（Sb）、鉈（Tl）等，其中對(duì)人體危害最嚴(yán)重且研究較多的重金屬主要為Pb、Cd、Hg 和As。我國茶葉中的重金屬檢出較普遍，2019—2020年對(duì)我國湖南省14 個(gè)地級(jí)市1 379 個(gè)批次的茶葉樣品分析表明Pb、Cd、Cr、Hg、As、Cu 等6 項(xiàng)重金屬元素的檢出率高達(dá)97%，超標(biāo)率為0.2%。福建省市場(chǎng)隨機(jī)抽檢的98 份茶葉中，Pb、As、Cd、Al 的檢出率為100%，而Cr、Hg的檢出率為96%、38%。河南省市場(chǎng)采集的100 份茶葉中，Cd、Cr、Hg、Pb、As檢出率范圍為58%～76%，但僅有Hg存在超標(biāo)現(xiàn)象，超標(biāo)率為3%。深圳市2015年市售茶葉中，Pb、Cd、Al的檢出率為100%，Hg和As的檢出率為9%、54%，且風(fēng)險(xiǎn)依Al＞As＞Pb＞Cd＞Hg 順序排列。

重金屬在茶葉中的含量存在地區(qū)差異。Pourramezani等對(duì)伊朗國內(nèi)進(jìn)口的122個(gè)紅茶進(jìn)行重金屬監(jiān)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，發(fā)現(xiàn)斯里蘭卡紅茶中Pb、Cd、Cu、As 和Hg 的含量中值為0.140 0 mg/kg、0.017 0 mg/kg、11.290 0 mg/kg、0.057 0 mg/kg、0.007 6 mg/kg，而印度紅茶中的含量中值分別為0.21 mg/kg、0.02 mg/kg、14.56 mg/kg、0.06 mg/kg、0.01 mg/kg，除了As以外，斯里蘭卡紅茶中其他重金屬含量中值均低于印度紅茶，茶葉中重金屬總危險(xiǎn)指數(shù)表明對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)較小。我國湖南省14個(gè)地級(jí)市1 379份抽檢茶葉中的重金屬含量分析表明，張家界地區(qū)的茶葉重金屬檢出率為84%，低于其他地區(qū)。

除地區(qū)差異外，重金屬在茶樹體內(nèi)的分布也存在組織差異，甚至是亞細(xì)胞分布差異。重金屬在茶樹中的一般累積規(guī)律為根系含量最高，莖高于老葉，而新梢中含量最低。例如，茶樹對(duì)Cd的吸收與暴露水平正相關(guān)，絕大部分Cd分布在根部；根部的亞細(xì)胞分布規(guī)律為：可溶性組分＞細(xì)胞壁＞細(xì)胞器，而Cd 在茶樹葉片中主要分布于細(xì)胞壁和細(xì)胞器；細(xì)胞壁上的氨基酸、有機(jī)酸和碳水化合物中的N-H、C=O、C-N、O-H等基團(tuán)可結(jié)合固定Cd（II）。

1.2 污染來源

茶葉中重金屬污染可能來源于茶園土壤、水體、大氣、肥料等，其中土壤被認(rèn)為是共有的污染途徑。研究發(fā)現(xiàn)，茶園土壤重金屬含量、pH值、有機(jī)質(zhì)含量均對(duì)茶葉中重金屬含量產(chǎn)生影響，作用強(qiáng)弱與重金屬種類有關(guān)。我國對(duì)土壤、茶葉樣品中Zn、Ni、Mn、Cr、Pb、Cu 的濃度和空間關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，茶葉中Mn、Cr含量與其在土壤中的含量呈正相關(guān)；茶葉中Zn、Ni、Mn、Cu 含量與土壤pH 負(fù)相關(guān)。研究學(xué)者進(jìn)一步分析了地質(zhì)差異對(duì)土壤和茶葉中重金屬分布、累積和風(fēng)險(xiǎn)的影響，結(jié)果表明二疊紀(jì)灰?guī)r和寒武系巖的白云石中重金屬的含量顯著高于非礦化的志留紀(jì)碎屑巖；茶葉中Cd、Tl、Mn的含量主要取決于土壤中含量，而Hg、Pb、As、Sb不僅受土壤含量影響，還存在其他影響因素。因此，重金屬的修復(fù)策略聚焦土壤環(huán)境，通過控制土壤酸度、增加有機(jī)質(zhì)含量等化學(xué)改性手段減弱土壤重金屬的生物可利用性，利用植物富集、微生物降解等生物手段降低土壤中重金屬含量，從而達(dá)到降低茶葉中重金屬富集的目的。土壤中重金屬修復(fù)技術(shù)類型及其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比歸納如表1所示。

表1 土壤中重金屬修復(fù)技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)

因此，茶園現(xiàn)行有效的重金屬管控措施主要包括：科學(xué)選址建園，建園前對(duì)基地空氣、灌溉水、土壤等進(jìn)行檢測(cè)，選擇重金屬含量低的基地建設(shè)茶園；規(guī)范農(nóng)藝措施，保障肥料、農(nóng)藥等農(nóng)資投入品的質(zhì)量安全，合理施用肥料、農(nóng)藥等，重污染茶園應(yīng)避免修剪茶枝的直接還田，規(guī)范茶鮮葉采摘標(biāo)準(zhǔn)；篩選培育低吸收富集的茶樹品種；植物修復(fù)或隔離，種植高富集植物修復(fù)被污染土壤，或種植灌木隔離帶以減少汽車尾氣中重金屬對(duì)茶園的污染。

2 蒽醌

9,10-蒽醌（簡(jiǎn)稱蒽醌，AQ），是一種多環(huán)芳烴的含氧衍生物，用于天然染料、造紙、DNA探針標(biāo)記物等多個(gè)領(lǐng)域，具有潛在的致癌風(fēng)險(xiǎn)。歐盟作為我國重要的茶葉出口市場(chǎng)，設(shè)定了茶葉中AQ最大殘留限量（MRL）為0.02 mg/kg。

2.1 污染現(xiàn)狀

2016—2020年，歐盟委員會(huì)因AQ 超標(biāo)問題通報(bào)我國出口茶葉共17 起，引發(fā)對(duì)我國茶葉中AQ污染問題的關(guān)注。陳濤等研究了2017—2018年福建省市售270份茶葉中AQ污染情況，超標(biāo)率高達(dá)34.1%，紅茶、綠茶、青茶、白茶、黑茶的超標(biāo)率在25.0%～45.2%之間，且發(fā)現(xiàn)散裝茶葉的檢出率與超標(biāo)率均低于定型包裝茶葉。何華麗等對(duì)杭州地區(qū)市售53 份茶葉的AQ 污染情況進(jìn)行了探究，檢出率達(dá)100%，超標(biāo)率為30.2%。Shao等對(duì)山東省市售的170份茶葉中AQ污染水平進(jìn)行了分析，檢出率為67.1%，含量范圍為未檢出（ND）至0.033 7 mg/kg?？傮w而言，國內(nèi)市售茶葉的AQ污染情況仍較為嚴(yán)重，可能對(duì)消費(fèi)者健康造成威脅。

2.2 污染來源

茶葉中AQ的來源十分復(fù)雜，其可粗略分為種植過程中污染、加工過程中產(chǎn)生、包裝貯藏過程中的污染。鑒于汽車尾氣、燃料燃燒是含氧多環(huán)芳烴的主要來源，空氣中的沉降或是茶葉種植過程中AQ的主要來源之一。田間噴施AQ模擬研究其可能的沉降過程，對(duì)采集的鮮葉加工后測(cè)定AQ含量。結(jié)果表明，雖然田間環(huán)境和加工過程中會(huì)造成AQ的殘留水平顯著降低，但是鮮葉中低殘留量的AQ 仍可造成干茶中AQ 含量超標(biāo)。水培研究發(fā)現(xiàn)，茶樹可通過根系吸收蒽并累積于根部，并于體內(nèi)代謝產(chǎn)生AQ 和蒽酮；但AQ 和蒽酮在茶樹中的轉(zhuǎn)移系數(shù)＜0.1，表明根部產(chǎn)生的AQ和蒽酮難以從根部轉(zhuǎn)移至地上部分。加工過程中，燃料燃燒產(chǎn)生的煙塵是茶葉中AQ的主要來源。相比電、天然氣等清潔能源，煤和柴作為加工中所使用的熱源，其燃燒時(shí)釋放的煙霧會(huì)對(duì)茶葉中AQ含量造成影響。由于AQ 在造紙過程中用作添加劑以提高產(chǎn)率，而茶葉常與牛皮紙、銅版紙等紙類等接觸，從而可能導(dǎo)致其AQ 含量增加。因此，當(dāng)前茶葉中AQ的阻控措施主要包括選擇清潔化能源、保障包裝材料質(zhì)量安全等方面。

3 高氯酸鹽

高氯酸鹽是一種無機(jī)鹽，也是一種甲狀腺毒素。高氯酸鹽通過競(jìng)爭(zhēng)性抑制碘的吸收進(jìn)而干擾甲狀腺功能，尤其影響嬰幼兒腦部神經(jīng)發(fā)育。除了自然產(chǎn)生于大氣和土壤，高氯酸鹽也作為氧化劑被大量生產(chǎn)，并廣泛用于火箭燃料、導(dǎo)彈、煙花和化肥等領(lǐng)域。高氯酸鹽具有高水溶性、高穩(wěn)定性、低吸附性等特性，隨水移動(dòng)進(jìn)而成為全球性環(huán)境污染物。

3.1 污染現(xiàn)狀

2013年9月，歐盟對(duì)進(jìn)口茶葉中高氯酸鹽含量進(jìn)行調(diào)查，并于2015年暫定進(jìn)口茶葉中高氯酸鹽限量為0.75 mg/kg，最終于2020年5月正式頒布了該限量規(guī)定。2015年，歐洲茶葉和草藥浸出物協(xié)會(huì)對(duì)343 個(gè)茶樣中高氯酸鹽含量進(jìn)行檢測(cè)，檢出率為51.0%，超標(biāo)率達(dá)26.9%；其中，來自中國的茶樣污染最為嚴(yán)重，檢出率和超標(biāo)率分別為93.1%和29.0%。2017年后，我國學(xué)者陸續(xù)開展了各省份茶葉中高氯酸鹽的污染現(xiàn)狀研究，檢出率普遍高于90%，超標(biāo)率在0～9.4%，略低于歐洲茶葉和草藥浸出物協(xié)會(huì)的抽樣結(jié)果。

我國茶葉產(chǎn)區(qū)分布廣，環(huán)境各異，茶葉中高氯酸鹽含量的地區(qū)差異需要重視。對(duì)我國中、東、西部地區(qū)15 個(gè)省份的279 個(gè)茶樣進(jìn)行高氯酸鹽分析，結(jié)果表明：西部地區(qū)（貴州、四川、云南）的檢出量顯著低于中部（安徽、河南、湖北、湖北和江西）、東部（福建、廣東、廣西、江蘇、山東和浙江）地區(qū)；而中部地區(qū)茶樣高氯酸鹽含量的超標(biāo)率為20%，高于東部地區(qū)的超標(biāo)率2%。福建、廣東、海南和江西4 個(gè)省份共123 份茶葉樣品分析結(jié)果表明，不同茶葉產(chǎn)地的高氯酸鹽含量存在差異，但不具顯著性。

與重金屬類似，高氯酸鹽在茶樹體內(nèi)存在組織差異，成熟葉中含量遠(yuǎn)高于一芽二葉含量。因此，鮮葉原料成熟度或影響茶葉中高氯酸鹽含量。Liu等發(fā)現(xiàn)黑茶中高氯酸鹽含量遠(yuǎn)高于綠茶和紅茶，認(rèn)為原因在于黑茶原料成熟度較高，其高氯酸鹽含量高。鄧家軍等分析60 個(gè)四川茶樣發(fā)現(xiàn)相同結(jié)果，黑茶茶磚中高氯酸鹽的含量均值為0.62 mg/kg，遠(yuǎn)高于綠茶含量均值0.23 mg/kg。吳微等研究發(fā)現(xiàn)綠茶高氯酸鹽含量中位值高于紅茶、烏龍茶、白茶和黑茶；華永有等研究顯示，不同茶類間高氯酸鹽含量的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，原料成熟度不足以完全解釋不同茶類間高氯酸鹽含量的差異，其影響因素有待進(jìn)一步研究。

3.2 污染來源

鑒于茶葉中高氯酸鹽檢出率高，與重金屬類似，推測(cè)其在茶樹種植環(huán)節(jié)引入的可能性較高，例如肥料、水和土壤等。由智利硝石制成的肥料中高氯酸鹽檢出普遍，但陸續(xù)有研究報(bào)道指出，高氯酸鹽并不是肥料中普遍存在的污染物。

高氯酸鹽是公認(rèn)的全球水土中普遍存在的環(huán)境污染物，土壤中高氯酸鹽含量范圍美國0.020～0.512 mg/kg、智利0.029～2.570 mg/kg、中 國0.001～216.000 mg/kg、南 極 地 區(qū)0.025～1.100 mg/kg。我國環(huán)境調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，97 個(gè)土壤樣品中高氯酸鹽含量范圍為0.01～8.47 mg/kg，北方土壤的平均含量0.09 mg/kg，高于南方土壤的0.03 mg/kg。

土壤中超過90%的高氯酸鹽以水溶態(tài)形式存在，其陰離子交換能力僅為其他離子的1%～2%，難以吸附于土壤顆粒；主要通過溶解于土壤孔隙水或土內(nèi)沉積得以保留。僅當(dāng)土壤礦化聯(lián)合高濃度Ca時(shí)，高氯酸鹽才能進(jìn)行三元吸附，但其他含氧陰離子通過競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)可降低其吸附。因此，土壤-植物系統(tǒng)中高氯酸鹽難以吸附于土壤，趨向于生物降解和植物累積。Liang等研究發(fā)現(xiàn)，茶樹可通過根系吸收累積高氯酸鹽，累積量與暴露水平、暴露時(shí)間正相關(guān)，在茶樹組織中的累積規(guī)律為成熟葉＞嫩葉＞根；且茶樹體內(nèi)的高氯酸鹽可發(fā)生雙向傳導(dǎo)，既能向上傳導(dǎo)至頂芽，也可向下轉(zhuǎn)移至土壤中；亞細(xì)胞分布表明高氯酸鹽在茶樹中的強(qiáng)移動(dòng)性源于其在細(xì)胞壁和細(xì)胞器的固定比例較少。當(dāng)前，高氯酸鹽污染的阻控措施主要側(cè)重于環(huán)境修復(fù)，利用化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)等手段降低水體和土壤中高氯酸鹽污染，其修復(fù)手段與重金屬類似（表1）。

4 展望

歐盟及一些茶葉進(jìn)口國基于綠色貿(mào)易壁壘，持續(xù)不斷地設(shè)立茶葉中新型風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)的限量標(biāo)準(zhǔn)，阻礙了我國茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如，歐盟于2016年將代謝物鄰苯二甲酰亞胺（Phthalimide,PI）加入到滅菌丹的殘留定義里。雖然滅菌丹未在茶園登記使用，且我國自1940年不生產(chǎn)滅菌丹，但是因PI 殘留導(dǎo)致的茶葉滅菌丹超標(biāo)問題時(shí)有發(fā)生。Relana 實(shí)驗(yàn)室抽檢各類農(nóng)產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)，各類農(nóng)產(chǎn)品PI 殘留水平不同但滅菌丹母體均未檢出，且干制農(nóng)產(chǎn)品的PI 殘留顯著高于新鮮農(nóng)產(chǎn)品，推測(cè)其受濃縮效應(yīng)影響或PI 在高溫過程中生成。直至2022年，Wittig 等研究茶葉和藥草干制過程，發(fā)現(xiàn)PI 殘留與鄰苯二甲酸類衍生物含量、加熱溫度相關(guān)，證實(shí)PI 殘留可由茶葉內(nèi)源物質(zhì)轉(zhuǎn)化形成。各國學(xué)者耗時(shí)6年首次明確茶葉中PI的形成機(jī)理。

綜上所述，預(yù)先建立茶葉風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)數(shù)據(jù)庫極為必要，通過篩選茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈中可能引入的環(huán)境污染物或者產(chǎn)業(yè)鏈中可能生成的有害物質(zhì)，研究其殘留規(guī)律、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，可為積極應(yīng)對(duì)國際貿(mào)易壁壘提供有利的科學(xué)支撐和理論基礎(chǔ)。