梅縣生態(tài)煙葉種植的安全性及質(zhì)量評(píng)價(jià)

馬 坤，劉素參, 翟魯文, 馮 勇，陳 鵬，吳有祥，許紅慶

(貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550003)

優(yōu)質(zhì)煙葉的“綠色、生態(tài)”生產(chǎn)是我國(guó)煙草行業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向，卷煙消費(fèi)將以減害、安全、無污染等為前提的卷煙產(chǎn)品內(nèi)在高品質(zhì)追求[1]，最終回歸到對(duì)煙草品牌本源的追求。從20世紀(jì)90年代開始，有機(jī)生產(chǎn)煙葉就在美國(guó)、巴西、加拿大等西方煙草生產(chǎn)大國(guó)逐步發(fā)展起來[2]。國(guó)內(nèi)煙草行業(yè)從20世紀(jì)90年代末開始注重?zé)熑~安全性的研究，并提出無公害煙葉、綠色煙葉及生態(tài)煙葉等研究方向[3]。貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司于2008年開始進(jìn)行了生態(tài)煙葉的種植與開發(fā)研究。

廣東梅州生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，生產(chǎn)的煙葉香氣質(zhì)好、香氣量較足、吃味舒適。煙區(qū)是“貴煙”原料調(diào)撥核心區(qū)之一, 每年煙葉調(diào)撥量為2 500 t左右[4-5]，梅州產(chǎn)區(qū)煙葉的質(zhì)量及產(chǎn)量穩(wěn)定性直接關(guān)系到“貴煙”品牌的發(fā)展[6-13]。但根據(jù)貴州中煙技術(shù)中心近幾年對(duì)梅州煙葉質(zhì)量監(jiān)測(cè)的反饋情況，梅州煙葉質(zhì)量和安全性有下降趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在煙葉風(fēng)格特征弱化、香氣變?nèi)?、煙氣較粗糙、堿含量增高、部分農(nóng)藥殘留較高等方面。因此，于2015年起連續(xù)3年對(duì)廣東省梅州市梅縣煙葉種植的土壤污染指數(shù)、灌溉用水安全性、煙葉農(nóng)藥殘留及煙葉內(nèi)在品質(zhì)開展評(píng)價(jià)研究，以期促進(jìn)梅縣煙葉生產(chǎn)與自然環(huán)境和諧發(fā)展，提高煙葉的可用性和安全性[14-15]，滿足“貴煙”品牌對(duì)煙葉高品質(zhì)和安全性的內(nèi)在需求。

1 材料與方法

1.1 測(cè)定樣品

1.1.1 土壤樣品 土壤樣品取自梅縣白玉村，土壤為典型植煙土壤，類型為紅壤。試驗(yàn)田地勢(shì)相對(duì)平坦，肥力中等，有代表性，灌排方便。土壤基本理化性質(zhì)為pH 5.75，有機(jī)質(zhì)2.84%，全氮0.19%，全磷0.20%，全鉀2.49%，堿解氮169.24 mg/kg，速效磷15.96 mg/kg，速效鉀147.79 mg/kg。土壤采樣和樣品處理按最大代表性的原則，根據(jù)《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(NY/T 395—2000)的規(guī)定進(jìn)行。在煙葉種植基地所在區(qū)域內(nèi)按地形地勢(shì)走向，采用梅花法多點(diǎn)采集土樣，采樣深度0～20 cm。每個(gè)樣品由5個(gè)分樣縮分后組成，采樣量1 kg，樣品共20份，其中2015年、2016年各7個(gè)樣品，2017年6個(gè)樣品。

1.1.2 水樣品 根據(jù)《農(nóng)田水源環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(NY/T 396-2000)和《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境調(diào)查、監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》(NY/T 1054-2006)，在試驗(yàn)點(diǎn)主要灌溉用水水源進(jìn)行取樣，取樣時(shí)間為烤煙移栽前、移栽期及旺長(zhǎng)期。

1.1.3 煙葉樣品 品種為云煙87，煙葉分別為生態(tài)煙葉樣品和常規(guī)煙葉樣品，生態(tài)煙葉樣品取自梅縣白玉村“貴煙”種植基地(烤煙按照生態(tài)農(nóng)業(yè)理念進(jìn)行種值)，常規(guī)煙葉樣品取自平遠(yuǎn)縣、蕉嶺縣、梅縣和五華縣，共取24個(gè)煙葉樣品，樣品統(tǒng)一隨機(jī)取C3F等級(jí)，烘烤采用密集烘烤工藝。

1.2 儀器及試劑

消煮所用消煮爐為華燁HYP-340(上海纖檢儀器有限公司)，原子吸收分光光度計(jì)(島津AA-6300C，日本島津)，化學(xué)試劑級(jí)別為分析純(廣州化學(xué)試劑廠)，蒸餾水為艾科浦超純水機(jī)(型號(hào)AWL-6001-P，重慶頤洋企業(yè)發(fā)展有限公司)處理的去離子水，金屬離子標(biāo)準(zhǔn)液為GSB 04-1742-2004標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心)。氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀Thermo-GC-MS/MS(Thermo TRACE 1310-ISQ)，液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀Thermo-LC-MS/MS(TSQ VANTAGE LC-MS/MS)；農(nóng)殘標(biāo)準(zhǔn)品: 混標(biāo)150種，濃度為100 μg/mL(北京振翔科技有限公司)。

1.3 樣品檢測(cè)

1) 生態(tài)煙樣進(jìn)行農(nóng)藥殘留檢測(cè)，常規(guī)煙樣取梅州不同縣域常規(guī)煙葉進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)和內(nèi)在感官鑒定。

煙葉農(nóng)殘含量依據(jù)《煙草及煙草制品多種農(nóng)藥殘留的測(cè)定 第2部分：氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用法》(YQ/T 47.1-2014)、《煙草及煙草制品多種農(nóng)藥殘留的測(cè)定 第2部分：高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用法》(YQ/T 47.2-2015)進(jìn)行檢測(cè)。煙葉化學(xué)成分的測(cè)定參照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用連續(xù)流動(dòng)法測(cè)定總植物堿、總氮、總糖、還原糖、鉀、氯含量[10-11]。煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性采用《中國(guó)煙草種植區(qū)劃》項(xiàng)目中烤煙化學(xué)指標(biāo)賦值方法，以總植物堿、總氮、還原糖、鉀、糖堿比值、氮堿比值和鉀氯比值的權(quán)重分別為0.17、0.09、0.14、0.08、0.25、0.11、0.09計(jì)算煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性。因無淀粉值，總分為93分。評(píng)價(jià)分值越高，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性越好。煙葉的內(nèi)在感官品質(zhì)按照貴州中煙技術(shù)中心單料煙評(píng)吸辦法及打分規(guī)則和賦值權(quán)重(加權(quán)總分在一般在83分以上符合高端“貴煙”品牌葉組配方需求。

2) 土壤重金屬測(cè)定按照《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-2008)進(jìn)行，根據(jù)土壤應(yīng)用和保護(hù)目標(biāo)，將土壤安全性劃分為3個(gè)等級(jí)(表1)。其中，一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是保護(hù)區(qū)域自然生態(tài)，維持自然背景的土壤環(huán)境質(zhì)量的限制值；二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，維護(hù)人體健康的土壤限制值；三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是保障農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和植物正常生長(zhǎng)的土壤臨界值。根據(jù)單項(xiàng)污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法的計(jì)算結(jié)果，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

表1 土壤環(huán)境重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)值Table 1 Standard value of heavy metal content in soil environment mg/kg

單項(xiàng)污染指數(shù)：Pi=Ci/Si

式中，Pi為單項(xiàng)污染指數(shù)，Ci為土壤污染物實(shí)測(cè)濃度，Si為污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值或參考值。Pi≤1表示無污染；15表示重度污染。

綜合污染指數(shù)：P綜=[(Pimax+Piave)/2]1/2

式中，P綜為綜合污染指數(shù)，Pimax為最大單項(xiàng)污染指數(shù)；Piave為平均單項(xiàng)污染指數(shù)。根據(jù)綜合污染指數(shù)大小，將土壤質(zhì)量劃分為5個(gè)等級(jí)(表2)。

3) 灌溉水重金屬測(cè)定按照《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5084-2005)進(jìn)行檢測(cè)。其中，pH為5.5～8.5，總汞≤0.001 mg/L，總鎘≤0.005 mg/L，總砷≤砷≤0.005 mg/L，總鉛≤0.1 mg/L，六價(jià)鉻≤0.1 mg/L，氟化物≤2.0 mg/L。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采取SPSS 20.0和Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄及分析。

表2 土壤綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Comprehensive soil pollution index grading standard

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤重金屬含量

由表3可知，以一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為參考，6個(gè)重金屬指標(biāo)均在適宜范圍內(nèi)。其中，鎳平均含量為9.555 mg/kg，鉻平均含量為42.215 mg/kg，汞平均含量為0.111 mg/kg，鉛平均含量為21.16 mg/kg，鎘平均含量為0.143 mg/kg，砷平均含量為8.848 mg/kg，均遠(yuǎn)低于一級(jí)限量標(biāo)準(zhǔn)；各重金屬含量相應(yīng)的最大值也均在一級(jí)限量標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。對(duì)土壤環(huán)境重金屬含量進(jìn)行極差分析結(jié)果(表4)表明，不同土壤樣品重金屬含量的極差、標(biāo)準(zhǔn)誤及標(biāo)準(zhǔn)差均較小，說明土壤樣品均衡度好，符合生態(tài)煙種植的需求。

表3 梅縣白玉村植煙土壤環(huán)境重金屬含量Table 3 Heavy metal content in test soil environment in baiyu of Meixian mg/kg

表4 梅縣白玉村植煙土壤重金屬含量的極差分析結(jié)果Table 4 The range analysis of heavy metal content in test soil environment in baiyu of Meixian

2.2 土壤污染指數(shù)

由表5可知，6種重金屬的Pi值均小于1，說明所取的土壤樣品無污染，符合生態(tài)煙的種植要求。由表6可知，鎳、鉻和砷的金屬單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值、最大值和綜合污染指數(shù)均小于0.7，其污染等級(jí)為Ⅰ級(jí)清潔(安全)，對(duì)生態(tài)煙種植無影響。鉛金屬單項(xiàng)污染指數(shù)最大值為0.72，比Ⅰ級(jí)污染僅高出0.02，屬于Ⅱ級(jí)污染尚清潔(警戒線)，對(duì)種植影響較小。汞金屬單項(xiàng)污染指數(shù)平均值為0.74，最大值為0.93，綜合污染指數(shù)為0.84，也屬于Ⅱ級(jí)污染尚清潔(警戒線)，對(duì)種植影響較小。鎘金屬的綜合污染指數(shù)為0.76，屬于尚清潔(警戒線)，對(duì)生態(tài)煙種植影響同樣較小。從土壤鎘金屬攝入的途徑看，礦產(chǎn)開發(fā)造成的環(huán)境污染和灌溉水污染均會(huì)造成土壤中鎘金屬的累積，同時(shí)磷肥的施用也可能在一定程度上造成土壤中鎘金屬的累積[16-20]。

表5 梅縣白玉村植煙土壤重金屬含量的單項(xiàng)污染指數(shù)Table 5 The single pollution index of heavy metal content in test soil environment in baiyu of Meixian

表6 梅縣白玉村植煙土壤重金屬含量的綜合污染指數(shù)Table 6 The comprehensive pollution index of heavy metal content in test soil environment in baiyu of meixian

2.3 灌溉水的安全性

由表7和表8可知，以國(guó)家農(nóng)田灌溉水污染物標(biāo)準(zhǔn)為參考，6個(gè)測(cè)定指標(biāo)中，各樣品各指標(biāo)差異不大，均值和最大值均在適宜范圍內(nèi)。污染物含量指標(biāo)均符合生態(tài)煙種植標(biāo)準(zhǔn)，低于國(guó)家農(nóng)田灌溉水污染物標(biāo)準(zhǔn)，適合生態(tài)煙種植灌溉水使用。

2.4 灌溉用水污染指數(shù)

由表9可知，各指標(biāo)Pi均低于1，屬于無污染級(jí)別。由表10可知，汞、砷、鉛和六價(jià)鉻含量的單項(xiàng)污染指數(shù)平均值(Piave)、最大值(Pimax)和綜合污染指數(shù)(P綜)均小于0.7，其污染等級(jí)為Ⅰ級(jí)清潔(安全)，對(duì)種植生態(tài)煙無影響。氟化物的Piave、Pimax和P綜均大于0.7，最大值為0.98，但均小于1，屬于Ⅱ級(jí)污染尚清潔(警戒線)，對(duì)種植影響小。重金屬鎘的Piave、Pimax和P綜均小于標(biāo)準(zhǔn)0.7，屬于Ⅰ級(jí)清潔(安全)，符合國(guó)家農(nóng)田灌溉水相關(guān)的要求。說明煙地灌溉水中6種污染物的含量均在適宜范圍內(nèi)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件》(NY/T 391-2000)中《農(nóng)田灌溉用水中各項(xiàng)污染物的濃度限值》的有關(guān)規(guī)定，屬于無污染級(jí)別，符合生態(tài)煙種植要求。

表7 不同取樣時(shí)間灌溉用水污染物的測(cè)定結(jié)果Table 7 Determination of pollutant in test irrigation water of different time mg/L

表8 灌溉用水污染物極差分析結(jié)果Table 8 Statistical description of pollutant in test irrigation water mg/L

表9 不同取樣時(shí)間煙地灌溉用水污染物的單污染指數(shù)Table 9 The single pollutant index of test irrigation water of different time

表10 煙地灌溉用水的污染指數(shù)Table 10 The comprehensive pollution index of test irrigation water

2.5 煙葉中的農(nóng)藥殘留

從表11看出，24個(gè)樣品中絕大部分農(nóng)藥殘留未檢出，僅有極微量的異惡草酮、增效醚和仲丁靈殘留在少數(shù)樣品中，遠(yuǎn)低于《煙葉農(nóng)藥殘留最大殘留限量》(YQ 50-2014)的最大限定值規(guī)定。在所檢測(cè)的123種農(nóng)藥殘留中，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《有機(jī)產(chǎn)品》(GB/T 19630.1-2005)僅對(duì)氯氰菊酯和溴氰聚酯2種農(nóng)藥殘留限量有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值，此次針對(duì)該2項(xiàng)農(nóng)藥殘留的檢測(cè)結(jié)果均為0。因此，梅州生產(chǎn)的生態(tài)煙葉達(dá)到國(guó)家相關(guān)有機(jī)產(chǎn)品對(duì)農(nóng)藥殘留的限量標(biāo)準(zhǔn)，符合“貴煙”品牌對(duì)生態(tài)煙葉安全性的高標(biāo)準(zhǔn)需求。

表11 生態(tài)煙種植農(nóng)藥殘留Table 11 Pesticide residues in Ecological Tobacco 100 μg/mL

2.6 煙葉的化學(xué)成分及協(xié)調(diào)性

由表12和表13可知，梅州不同縣域煙葉化學(xué)成分中煙堿、總氮、鉀含量較為適宜，但總糖、還原糖含量都較高。根據(jù)《中國(guó)煙草種植區(qū)劃》項(xiàng)目中烤煙化學(xué)指標(biāo)賦值方法，在協(xié)調(diào)性得分上，煙堿、總氮、鉀、糖堿比、氮堿比、鉀氯比單項(xiàng)指標(biāo)得分也較高，而還原糖協(xié)調(diào)性得分較低。但對(duì)比不同縣域常規(guī)煙葉和生態(tài)煙葉發(fā)現(xiàn)，梅縣生態(tài)煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性得分較高，達(dá)80分以上。按照《全國(guó)烤煙煙葉香型風(fēng)格區(qū)劃》，梅州煙區(qū)屬于武夷山地清甜蜜甜香型，其煙葉化學(xué)成分為高糖特征。在評(píng)價(jià)煙葉質(zhì)量的權(quán)重上，化學(xué)成分評(píng)價(jià)僅是一方面，權(quán)重為20%，所以化學(xué)成分中還原糖得分較低并不能以此判定該區(qū)煙葉質(zhì)量差。

表12 梅州不同縣域煙葉的化學(xué)成分含量Table 12 Analysis of chemical composition of tobacco leaves in different counties of Meizhou

表13 梅州不同縣域常規(guī)煙葉及生態(tài)煙葉的化學(xué)成分含量及協(xié)調(diào)性評(píng)分Table 13 Coordination of chemiral constituents of tobacco leaves and ecological tobacco leaves in different counties of Meizhou

2.7 煙葉的內(nèi)在感官品質(zhì)

從表14看出，梅縣煙葉的品質(zhì)基礎(chǔ)最好，其常規(guī)煙葉香氣質(zhì)較好，香氣量較足，吃味舒適，雜氣、刺激較小，內(nèi)在感官質(zhì)量評(píng)分較高，加權(quán)總分為85.4分和84.10分；五華縣的次之，平遠(yuǎn)縣最差。而相較于梅縣常規(guī)煙葉，梅縣生態(tài)煙葉內(nèi)的在品質(zhì)更優(yōu)，香氣質(zhì)好，吃味舒適，雜氣、刺激小，煙氣優(yōu)雅細(xì)膩，甜感較好，符合高端“貴煙”品牌對(duì)于于梅州煙葉的特色優(yōu)質(zhì)煙葉原料質(zhì)量需求。

表14 梅州不同縣域煙葉的內(nèi)在感官質(zhì)量評(píng)分Table 14 Evaluation of inherent sense quality of tobacco and ecological tobacco in different counties

注：加權(quán)總分=(香氣質(zhì)×0.7+香氣量×0.05+吃味×0.15+雜氣×0.05+刺激性×0.05)×10。
Note:Weighted total score=(Quality of aroma ×0.7+Quantity of aroma×0.05+Taste×0.15+Offensive×0.05+Irritancy×0.05)×10.

3 結(jié)論與討論

煙葉生產(chǎn)的生態(tài)環(huán)境的優(yōu)異直接影響著煙葉安全性及品質(zhì)，而土壤和灌溉用水的重金屬含量等是判定煙葉生態(tài)環(huán)境優(yōu)異的重要指標(biāo)。隨著工業(yè)化、城市化和農(nóng)業(yè)集約化的發(fā)展，我國(guó)土壤重金屬污染問題日益嚴(yán)重，已成為影響土壤環(huán)境質(zhì)量的主要因素[16-17]。重金屬進(jìn)入土壤后不易被降解，且易被農(nóng)作物吸收，繼而通過食物鏈危害人體健康[18]。煙草對(duì)土壤中Cd、Pb等重金屬具有較強(qiáng)的生物富集性，Cd、Pb等易在煙草體內(nèi)積累[19-22]。卷煙中的一少部分重金屬能通過抽吸過程中的主流煙氣進(jìn)入人體[23-26]，從而對(duì)人體帶來危害。而煙葉中農(nóng)藥殘留也會(huì)向卷煙主流煙氣中遷移而進(jìn)入人體，若長(zhǎng)期在人體內(nèi)蓄積滯留會(huì)引發(fā)慢性中毒，危害人體健康。因此，只有達(dá)到土壤一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和灌溉用水無污染級(jí)別等級(jí)，才具備開發(fā)生態(tài)煙葉的基礎(chǔ)和前提。本研究結(jié)果表明，梅縣煙區(qū)土壤及灌溉用水重金屬含量均遠(yuǎn)低于一級(jí)限量標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)重金屬單一污染指數(shù)Pi值均小于1，屬于無污染級(jí)別；灌溉用水測(cè)定的7種污染物中，各指標(biāo)的Pi均低于1，屬于無污染級(jí)別，低于國(guó)家農(nóng)田灌溉水污染物標(biāo)準(zhǔn)，說明梅縣煙區(qū)土壤及灌溉用水整體安全性較高，能滿足貴州中煙在梅縣基地進(jìn)行生態(tài)煙葉開發(fā)的安全性需求。另外，根據(jù)梅縣煙區(qū)生態(tài)條件資料，梅縣生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，植煙地區(qū)森林覆蓋率高達(dá)73.6%，自然條件較好，氣候溫度適宜，是烤煙生長(zhǎng)適宜區(qū)，具備生態(tài)煙葉種植的基本條件。

研究也對(duì)比了常規(guī)煙葉和生態(tài)煙葉在化學(xué)成分和內(nèi)在感官品質(zhì)的差異，與前人研究結(jié)果基本一致。相比于常規(guī)煙葉，生態(tài)煙葉的質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn)在葉面結(jié)構(gòu)疏松，身份適宜，油分較足；其化學(xué)成分較為適宜，比例較為協(xié)調(diào)；內(nèi)在感官品質(zhì)上香氣風(fēng)格更為凸顯，吃味柔綿醇和，口感愉悅清甜，余味干凈舒適，雜氣、刺激性相對(duì)較輕[27]。

綜上所述，梅縣植煙土壤達(dá)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，灌溉用水屬于無污染級(jí)別，其生態(tài)環(huán)境良好，具備生產(chǎn)、開發(fā)生態(tài)煙葉的基礎(chǔ)和潛力；其生態(tài)煙葉安全性高，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性好，內(nèi)在感官品質(zhì)較優(yōu)，符合高端“貴煙”品牌對(duì)于梅縣生態(tài)煙葉的質(zhì)量和安全性需求。