湄潭茶園土壤中金屬元素含量的監(jiān)測研究

曾啟華，金茜，周明強

（1.遵義師范學(xué)院化學(xué)系，貴州遵義563002；2.貴州湄潭茶葉工程技術(shù)研究有限公司，貴州湄潭564100）

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

遵義地處云貴高原東斜坡地段，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，具有良好的生態(tài)環(huán)境，屬典型的寡日照和低緯度高海拔山地，海拔高度一般在1000～1500米，屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，受季風(fēng)影響特別顯著，是茶樹生長最適宜地區(qū)之一。

1.2 土壤樣品的采集與分析

1.2.1 土壤樣品的采集

土壤樣品按環(huán)境污染監(jiān)測和分析要求[6]采集了湄潭茶園五個產(chǎn)區(qū)的土壤樣品。土壤樣品用四分法縮分后保留約1.5千克，經(jīng)自然風(fēng)干過2mm篩，裝瓶。另取少量樣品研細(xì)全部過100目篩，備測。在整

土壤重金屬污染具有隱蔽性、長期性與不可逆性等特點[1]，是一類典型的累積性污染物，在環(huán)境中難以降解；且環(huán)境一旦受到重金屬污染，就較難清除和恢復(fù)原狀。重金屬可以通過食物鏈逐漸傳遞富集，在某些條件下可以轉(zhuǎn)化為毒性更大的金屬有機化合物。當(dāng)有害重金屬在土壤中積累超過土壤自凈能力時就會造成土壤污染，就有可能導(dǎo)致農(nóng)作物體內(nèi)重金屬積累，并進入食物鏈中，影響消費者食用的安全性[2]，同時影響我國農(nóng)產(chǎn)品的出口[3]。

茶葉是我國具有資源優(yōu)勢和消費傳統(tǒng)的特色農(nóng)產(chǎn)品，也是我國較早參與國際貿(mào)易并在國際市場上具有比較優(yōu)勢的出口產(chǎn)品，在農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)民增收和出口創(chuàng)匯等方面具有十分重要的地位和作用[4]。但自我國加入WTO后，茶葉進口國特別是經(jīng)濟發(fā)達(dá)的歐盟國家高筑“綠色壁壘”，不斷提高茶葉中農(nóng)殘及重金屬鉛的檢測標(biāo)準(zhǔn)，限制了我國茶葉的出口量，個實驗中土壤的采集和前處理都未與金屬接觸，保證供試樣品不受污染

1.2.2 土壤樣品中重金屬的分析

準(zhǔn)確稱取1g土樣（經(jīng)100目2mm孔徑的風(fēng)干土樣）于150ml錐形瓶中，用少量二次蒸餾水潤濕，慢慢加入10ml王水，蓋上漏斗，浸泡過夜。然后，在電熱板上加熱至微沸，使其充分分解，直到黃色濃煙消失，將錐形瓶取下，冷卻，然后沿瓶的四周分別加入5ml高氯酸，繼續(xù)加熱到冒高氯酸白煙，瓶內(nèi)物質(zhì)呈漿狀，再繼續(xù)加熱至白煙幾乎冒盡，樣品發(fā)白近干。取下三角瓶，冷卻后加入約20ml1%的稀硝酸，加熱溶解。取下三角瓶，用中速定量濾紙過濾，冷卻后用二次蒸餾水稀釋,于100ml容量瓶中定容至刻度。再用原子吸收分光光度法測定其中重金屬鉛的含量[7]。同時做空白試驗。

1.3 主要儀器及試劑

主要儀器：TAS-986原子吸收分光光度計（普析通用），pHS-2C酸度計（上海大普有限公司），空氣壓縮機，元素空心陰極燈，電熱板，電子天平（日本島津AUX220）。

試劑：元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000μg/ml），使用時逐級稀釋；鹽酸（優(yōu)級純）、硝酸（優(yōu)級純）、高氯酸（優(yōu)級純）、二次蒸餾水。

1.4 評價標(biāo)準(zhǔn)及等級劃分

國家環(huán)保局制定的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)適用于農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場、林地、自然保護區(qū)等地的土壤，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表2。

土壤環(huán)境質(zhì)量根據(jù)土壤應(yīng)用功能和保護目標(biāo)，劃分為三類：Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類，分別對應(yīng)一級、二級、三級土壤標(biāo)準(zhǔn)。Ⅱ類適用于一般農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場等土壤，土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不造成危害和污染。土壤二級標(biāo)準(zhǔn)為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)維護人體健康的土壤限制值；三級標(biāo)準(zhǔn)為保障農(nóng)林生產(chǎn)和植物正常生長的土壤臨界值。

2 結(jié)果與討論

2.1 優(yōu)化儀器工作條件

根據(jù)實驗要求，對儀器工作條件進行優(yōu)化，實驗結(jié)果見表2。

表2 儀器工作條件

2.2 方法靈敏度及檢出限

根據(jù)實驗要求，在選定儀器工作條件下測定標(biāo)準(zhǔn)溶液及樣品溶液吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線及相關(guān)系數(shù)。對每種元素的空白溶液進行11次測定，計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差及各元素檢出限，結(jié)果見表3。由表3可知標(biāo)準(zhǔn)曲線線性好，方法靈敏度高，檢出限低，且RSD%小于5%。

2.3 湄潭茶園土壤樣品pH值的測定

按土壤樣品pH測定要求，測定供試土壤的pH值，結(jié)果見表4。實驗結(jié)果表明：供試土壤為弱酸性，適宜于茶樹的生長。

2.4 湄潭茶園土壤中重金屬元素含量的測定

按土壤樣品中重金屬元素測定方法，測定供試土壤中各元素濃度，并根據(jù)所稱土壤量計算其含量，結(jié)果見表4。

2.5 湄潭茶園土壤質(zhì)量等級劃分

與國家環(huán)保局制定的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及由表5實驗結(jié)果可知，湄潭茶園各產(chǎn)區(qū)土壤中銅、鋅、鉛、鎘含量較低，符合國家環(huán)保局制定的土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)限制的土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；鎳元素含量除二產(chǎn)區(qū)達(dá)到土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)外，其他四個產(chǎn)區(qū)土壤中鎳稍高于環(huán)境質(zhì)量Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)低于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)；鉻元素含量除一產(chǎn)區(qū)稍高于土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)外，其他四個產(chǎn)區(qū)均達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，滿足農(nóng)林生產(chǎn)和植物正常生長的土壤臨界值。

表3 各元素線性范圍、特征濃度與檢出限

表4 土壤樣品p H值

2.6 湄潭茶園土壤中重金屬含量比較

由實驗結(jié)果及表1、表5得湄潭茶園各產(chǎn)區(qū)土壤中銅、鋅、鉛、鉻、鎘、鎳元素含量與二級土壤柱狀圖，由于鎘未檢出，因此柱狀圖上未見鎘，見圖1。

表5 茶園土壤中重金屬元素含量單位：mg/kg

3 結(jié)論

（1）湄潭茶園土壤為弱酸性，適宜于茶樹的生長；

（2）湄潭茶園各產(chǎn)區(qū)土壤中銅、鋅、鉛、鎘含量較低，達(dá)到土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要；

（3）湄潭茶園各產(chǎn)區(qū)土壤中鎳元素含量除二產(chǎn)區(qū)達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)外，其他四個產(chǎn)區(qū)稍高于環(huán)境質(zhì)量Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，鉻元素含量除一產(chǎn)區(qū)稍高于土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)外，其他四個產(chǎn)區(qū)均達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，能滿足植物正常生長的臨界值，符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。

[1] 陳芳,董元華,安瓊,等.長期肥料定位試驗條件下土壤中重金屬的含量變化[J],土壤研究,2005，（37）:308-309.

[2] 汪雅谷.上海農(nóng)業(yè)環(huán)境污染研究所[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社,1991.43-45.

[3] 吳君蘭,張國平,朱恩,等.土壤中重金屬含量檢測技術(shù)的研究[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報,2005，21(4):82-85.

[4] 徐永成.世紀(jì)茶葉經(jīng)濟及發(fā)展趨勢[J].中國茶葉,2002,24(4):3-4.

[5] 霍建聰.茶葉生產(chǎn)的清潔化和無公害化[J].西南園藝,2005,33(2)：32-34.

[6] 《環(huán)境污染分析方法》科研協(xié)作組.環(huán)境污染分析方法[M].北京:科學(xué)出版社,1987.138-158.

[7] 中科院南京土壤研究所微量元素組.土壤和植物中微量元素分析方法[M].北京:科學(xué)出版社,1979.411-412.

[8] GB15618—1995，國家環(huán)保局土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].