吳柳杰,賴柳瀅,吳惟筠

(1.南寧師范大學(xué) 環(huán)境與生命科學(xué)學(xué)院,廣西 南寧 530100;2.廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院,廣西 南寧 530226)

0 引 言

有害重金屬的殘留是我國(guó)茶葉質(zhì)量安全的重要問題之一[1]。土壤中重金屬積累到一定濃度會(huì)對(duì)茶樹產(chǎn)生危害,影響茶葉質(zhì)量安全,最終通過食物鏈等途徑進(jìn)入人體而危害健康[2-3]。茶葉生長(zhǎng)的產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量是解決茶葉安全問題的一個(gè)重要研究領(lǐng)域[4-5]。廣西柳州市三江侗族自治縣位于桂、湘、黔三省(區(qū))交界處,系云貴高原余脈邊緣,為中、低山和丘陵地帶,屬熱帶嶺南濕潤(rùn)氣候,寒暑分明、雨量充沛、日照充足,適宜茶葉生長(zhǎng)。2012年三江茶獲批國(guó)家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品。截至2021年,全縣茶葉種植面積20萬畝,可以采摘面積達(dá)19萬畝,成為鄉(xiāng)村振興的支柱產(chǎn)業(yè)。其中以八江布央村為典型代表,全村種植茶葉面積3100多畝,以茶強(qiáng)村、以茶富民、以茶興旅,2018年成為國(guó)家AAAA級(jí)旅游景區(qū)[6-7]。目前,有關(guān)廣西柳州市三江侗族自治縣主要茶園土壤重金屬含量的研究鮮有報(bào)道。因此,本研究選取典型代表茶園(布央茶園)土壤作為研究對(duì)象,應(yīng)用單項(xiàng)污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法相結(jié)合的方法對(duì)廣西三江侗族自治縣布央茶園土壤5種重金屬元素污染進(jìn)行評(píng)價(jià),以期為三江侗族自治縣茶葉產(chǎn)地環(huán)境及其安全生產(chǎn)管理、規(guī)劃和預(yù)測(cè)預(yù)警提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以布央茶園土壤為研究對(duì)象,布央村茶園約206.67hm2(3100多畝),每33.33hm2(500畝)采集一個(gè)混合樣,共6個(gè)采樣點(diǎn)(表1)。

表1 茶園采樣點(diǎn)概況

1.2 方法

1.2.1 土壤采集

按照《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行,采取GPS定位,采用梅花形五點(diǎn)取樣法采集0～20cm深度土層混合土樣2kg(圖1),帶回室內(nèi)自然風(fēng)干后,研磨、過100目篩后進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 指標(biāo)檢測(cè)

土壤pH及重金屬鉻、汞、砷、鉛和鎘的檢測(cè)方法(表2)。

表2 土壤重金屬檢測(cè)方法

1.2.3 土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

1)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《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)》(試行)(GB 15618—2018)對(duì)廣西三江侗族自治縣布央茶園土壤進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

2)評(píng)價(jià)方法。(1)單項(xiàng)污染指數(shù)法。以《無公害食品 產(chǎn)地環(huán)境評(píng)價(jià)準(zhǔn)則》(NY/T5295-2015)為評(píng)價(jià)方法。

采用單項(xiàng)污染指數(shù)法按式(1)計(jì)算。當(dāng)Pi≤1時(shí),控制指標(biāo)未超標(biāo),判定合格,不再進(jìn)行綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià);當(dāng)Pi>1時(shí),控制指標(biāo)有超標(biāo),則需進(jìn)行綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 重金屬含量

茶樹土壤pH在4.0～6.5之間能正常生長(zhǎng),而在4.5～5.5范圍的pH最適宜,高于7.0或低于4.0時(shí)茶樹生長(zhǎng)受到明顯抑制[8,9]。由表5可看出,布央茶園土壤pH在4.15～4.87之間,適合茶樹生長(zhǎng)。

參照GB 15618-2018,選取pH小于5.5時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)篩選值作為參考依據(jù)。由表5可知,茶園土壤中重金屬鉻、汞、砷、鉛、鎘含量分別為70mg/kg、0.148mg/kg、17.6mg/kg、24mg/kg、0.11mg/kg,符合《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)》(試行)(GB 15618-2018)中的風(fēng)險(xiǎn)篩選值,均未超標(biāo)(表3)。采用變異系數(shù)來反映這5種重金屬在布央茶園的分布和污染程度的差異大小,變異系數(shù)越大表明采樣點(diǎn)在總體樣本中平均變異程度越大。布央茶園中重金屬鉻、汞、砷、鉛、鎘含量變異系數(shù)分別達(dá)18%、25%、93%、17%和40%,表明該茶園土壤中砷和鎘含量的空間差異大,可能存在多個(gè)污染源。

表3 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值 單位:mg/kg

表5 布央茶園土壤重金屬含量 單位:mg/kg

2.2 土壤重金屬污染指數(shù)評(píng)價(jià)

分別以《綠色食品 產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》NY/T 391-2021中的土壤質(zhì)量要求和符合茶園土壤pH的《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)》(試行)GB 15618-2018中的農(nóng)用地土壤污染中風(fēng)險(xiǎn)篩選值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),分別對(duì)布央茶園土壤污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2.1 單項(xiàng)污染指數(shù)法評(píng)價(jià)

由表6可知,以《綠色食品 產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》中的土壤質(zhì)量要求作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),鉻的最大單項(xiàng)污染指數(shù)為0.78,最低值為0.48,平均值0.58;汞的最大單項(xiàng)污染指數(shù)為0.88,最低值為0.48,平均值0.59;砷的最大單項(xiàng)污染指數(shù)為1.46,最低值為0.08,平均值0.71;鉛的最大單項(xiàng)污染指數(shù)為0.60,最低值為0.40,平均值0.48;鎘的最大單項(xiàng)污染指數(shù)為0.56,最低值為0.20,平均值0.38。由此可見,研究區(qū)內(nèi)部分采樣點(diǎn)土壤砷的污染指數(shù)Pi>1,為輕度污染,應(yīng)引起重視。

表6 布央茶園土壤重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)Pi

由表7可知,以《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)》(試行)中的農(nóng)用地土壤污染的風(fēng)險(xiǎn)篩選值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),鉻的最大單項(xiàng)污染指數(shù)為0.62,最低值為0.38,平均值0.47;汞的最大單項(xiàng)污染指數(shù)為0.17,最低值為0.09,平均值0.11;砷的最大單項(xiàng)污染指數(shù)為0.92,最低值為0.05,平均值0.44;鉛的最大單項(xiàng)污染指數(shù)為0.43,最低值為0.29,平均值0.34;鎘的最大單項(xiàng)污染指數(shù)為0.56,最低值為0.20,平均值0.38。茶園土壤重金屬的污染指數(shù)Pi均小于1,但部分采樣點(diǎn)砷的污染指數(shù)Pi接近1(0.92、0.88)。由此可見,茶園土壤重金屬在《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)》下處于安全范圍內(nèi),但對(duì)于砷污染仍應(yīng)引起重視。

表7 布央茶園土壤重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)Pi

2.2.2 綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)

由表8可知,以《綠色食品 產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》中的土壤質(zhì)量要求作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),研究區(qū)茶園土壤重金屬鉻、汞、砷、鉛、鎘的綜合污染指數(shù)P分別為0.69、0.75、1.15、0.54、0.48。除了重金屬砷外,其他4種重金屬綜合污染指標(biāo)均小于1,說明土壤可能存在砷污染,應(yīng)加強(qiáng)管理和保護(hù)。

表8 布央茶園土壤重金屬綜合污染指數(shù)P

由表9可知,以《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)》(試行)中的農(nóng)用地土壤污染的風(fēng)險(xiǎn)篩選值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),研究區(qū)茶園土壤重金屬鉻、汞、砷、鉛、鎘的綜合污染指數(shù)P分別為0.55、0.14、0.72、0.39、0.48,均小于1,說明土壤未受污染。

表9 布央茶園土壤重金屬綜合污染指數(shù)P

3 結(jié) 語(yǔ)

研究區(qū)土壤樣品5種金屬元素的平均含量均低于《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)》(試行)(GB 15618-2018)中的風(fēng)險(xiǎn)篩選值,但砷和鎘的變異系數(shù)分別達(dá)93%和40%,說明土壤中砷和鎘含量的空間差異大,可能存在多個(gè)污染源。單項(xiàng)污染指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明,以GB 15618-2018為依據(jù),研究區(qū)土壤未受污染(Pi<1);以《綠色食品 產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》(NY/T 391-2021)為依據(jù),研究區(qū)部分采樣點(diǎn)土壤存在砷積累(Pi>1)。綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明,以GB 15618-2018為依據(jù),研究區(qū)土壤屬于清潔土壤(P<1);以NY/T 391-2021為依據(jù),研究區(qū)土壤除了砷之外(P=1.15),其他4種重金屬綜合污染指標(biāo)均小于1,說明土壤可能存在砷污染,應(yīng)加強(qiáng)管理和保護(hù)。