福建省茶园土壤环境质量现状研究

来源:用户上传      作者: 杨冬雪

　　[摘要] 采集福建省闽东、闽南、闽北、闽中四大茶区107个土壤样本，监测了土壤营养元素，无机元素，重金属污染物，有机氯、多环芳烃、酞酸酯等有机污染物共39项指标，研究结果表明，福建省茶园土壤有机质和氮素供应较充足，硒总体水平较高；土壤酸化严重，缺钾、锰、铜元素；金属最大超标率排序结果：铅(9.3%)、有效铅(7.5%)、钒(4.7%)、有效镉(3.8%)、钴＝硒＝镉(2.8%)、汞＝锌＝镍(0.9%)；金属最大超标倍数为硒1.89倍，汞1.83倍，铅1.15倍，镉1.13倍，有效铅1.06倍，有效镉1.09倍；六六六、滴滴涕残留合格率100％；多环芳烃（PAHs）合格率 97.8%；邻苯二甲酸二正丁酯（DnBP）合格率97％，其余的5个组分合格率100％； 83.18％的茶园土壤为污染程度为安全，污染水平为清洁。
　　
　　[关键词] 福建茶园 土壤环境质量 营养元素 无机污染物 有机污染物 评价
　　
　　
　　茶是一种有益健康的饮料，进入21世纪，随着环球绿色消费的蓬勃兴起，人们对茶叶的数量和质量要求不断提高。因此，在茶园土壤、茶叶生产加工等方面有了很多有益的研究和探讨。本文结合全国土壤污染状况调查项目，通过采集的107个土壤样本，较全面地调查了福建省茶园土壤环境质量状况，评价了茶园土壤养分丰缺状况，摸清了茶园土壤主要污染物，评价了茶园土壤环境质量等级及污染水平，为福建省无公害茶叶、绿色茶叶、有机茶叶产品生产基地建设提供数据支撑。
　　
　　1 样品采集与测试
　　1.1 样品采集与制备
　　以《土壤环境监测技术规范》HJ/T166-2004为依据，按照目前福建茶园实际分布情况和面积大小，采集福建省闽东、闽南、闽北、闽中四大茶区107个土壤样本，土类类型中红壤占81.3％，水稻土占7.5％，黄壤占7.5％，赤红壤占3.7％。采样点设在茶叶生产基地内，每个采样点按梅花点布点法采集0～20cm、20～40cm土层土样，采样量为1kg。采用GPS记录中心点位置。用于分析有机污染物的样品只采集0～20cm土层土样，去除表面杂物，装入棕色玻璃瓶中，胶带封口，贴上标签；其它的样品采用竹制工具采集0～20cm、20～40cm土层土样，去除表面杂物，装入塑料袋，贴上标签。采样点位见图1。多环芳烃、酞酸酯分析土样贮存于4℃冰箱保存2～3天，其它项目分析土样按照土壤样品制备要求风干、粉碎并用四分法分取压碎样品，全部过孔径20目尼龙筛，将上、下层土样等量混合备用，根据需要再细磨至60目、100目、200目供测试用。
　　1.2 样品测试方法
　　土壤样品中全氮、碱解氮、有效磷、有效钾、pH值、有机质、阳离子交换量采用1999年颁布的林业标准，分别为LY/T1228、LY/T1299、LY/T1233、LY/T1236、LY/T1239、LY/T1237、LY/T1243；全磷、全钾采用X荧光射线法；颗粒组成采用吸管法；铅、铜、锌、镉、锰采用原子吸收法；砷、硒、汞、锑、铋采用原子荧光光谱法；氟采用离子选择电极法；有效氟采用水溶液提取离子选择电极法测定；有效砷、有效硒采用0.5mol/L磷酸二氢钠提取，原子荧光光谱法测定；有效汞、有效铅、有效铜、有效铬、有效镉、有效锰、有效镍、有效锌、有效钒、有效钴采用0.5mol/L HCL提取原子荧光光谱法和等离子体发射光谱法测定；六六六、滴滴涕采用气相色谱法；多环芳烃采用USEPA8310高效液相色谱法；酞酸酯采用USEPA8270色谱-质谱联用仪。按《NY/T395-2000 农田土壤环境质量规范技术要求》全程序空白值测定的批内标准偏差计算得出的检出限均在方法要求的检出限以下；使用X射线荧光法测定的全钾、全磷数据检出率达100％，符合规范要求(90％为合格)。采用采样平行、分析平行控制精密度；无机物采用有证标物分析、回收率、实验室间比对等质控措施，有机物采用有证标物分析、参加能力验证、质控考核方法控制准确度。
　　
　　2 结果与评价
　　2.1 茶园土壤养分水平现状
　　土壤氮、磷、钾、碱解氮、有效磷、有效钾、有效铜、有效锰、有效锌、有机质、pH值、阳离子交换量含量高低与茶叶产量、品质关系密切，是茶树生长、发育必需的营养元素，根据茶园土壤肥力指标和优质高效高产的指标[1]评价得出：
　　2.1.1 福建省茶园土壤有机质整体水平较丰富，碱解氮含量较高，阳离子交换量低，土壤整体偏酸，钾元素、土壤微量元素锰、铜元素亏缺，有效磷、有效锌含量高低较平均，见表1。
　　2.1.2 福建省茶园土壤养分丰缺比较：研究区土壤有机质平均含量18.8g/kg、全氮0.850g/kg，与全国水平相当，碱解氮平均含量96.2mg/kg，有效磷15.4mg/kg，高于全国水平；有效锌＜1.0mg/kg的占20.8%，优于全国水平；有效钾43.2mg/kg，低于全国水平，也大大低于日本、东非、肯尼亚等国家的平均水平[2]；有效锰＜30mg/kg(严重缺锰)的达82.1％，而浙江茶园土壤有效锰＜30mg/kg(严重缺锰)的茶园仅占30%以上[3]。
　　2.1.3 硒与植物的生长发育有着密切的关系。根据环境背景值数据手册，福建茶园土壤硒含量大于0.4mg/kg的高硒茶园占31%，土壤硒含量中等的占32%。可见福建省茶园土壤硒含量总体水平较高，高硒茶园主要分布在宁德和泉州。
　　2.1.4 其它如钴、镍、钒、铋、锑等元素目前尚未被证明是茶叶生长必需的营养元素，相关报道较少，它们对茶树生长、发育的影响有待研究。
　　2.2 福建省茶园土壤无机元素污染现状
　　采用单项污染指数评价方法，依据GB15618-1995（二级）、NY/T853-2004茶园土壤环境质量、DB35/T 859-2008福建省农业土壤重金属污染分类标准，以及福建土壤背景值[4]，评价福建茶园土壤无机元素污染现状，结果表明：（1）测定15种无机元素，除了砷、铬、镍、钒、氟外，其它金属元素均较土壤背景值高；（2）金属总量最大超标率排序结果为：铅>钒>钴＝硒＝镉>汞＝锌＝镍；有效态超标率排序结果为：有效铅>有效镉，见表2；（3）金属最大超标倍数为：硒1.89倍，汞1.83倍，铅1.15倍，镉1.13倍，有效铅1.06倍，有效镉1.09倍。（4）依据超标率、超标倍数，结合金属生物毒性响应因子系数，参考值Hg(40)，Cd(30)，Pb(20)，Cr(15)，As(15)，Cu(10)，可以得出福建茶园土壤主要无机污染物为铅、镉；汞为茶叶“三品”严格控制的污染物，应重点监控；其它如钒、钴、硒、锌等元素虽然是茶叶生长的营养元素或是与茶树生长密切相关的元素，但超标会影响茶树生长、发育，应适当关注；铋、锑缺少评价标准，有待进一步研究。
　　2.3 福建省茶园土壤有机污染物状况
　　福建茶园土壤六六六总量ND～15.85μg•kg-1，滴滴涕总量0.03～62.76μg•kg-1,符合国家土壤环境质量标准(GB15618- 1995)中的二级标准含量(六六六总量：500μg•kg-1，滴滴涕总量：500μg•kg-1)，与四川、安徽、江苏、湖南、湖北等省茶园数据比较，福建省茶园土壤六六六（HCHs）和滴滴涕（DDTs）农药残留整体上处于相对较低的水平，见表3；与1997年福建茶园土壤数据比较，HCHs和DDTs残留有所下降，但DDTs残留部分有新引入茶园的，可能与滴滴涕或三氯杀螨醇产品的使用有关[5]，应引起高度重视。

　　福建茶园土壤多环芳烃（PAHs）总量在0.622μg/kg～812μg/kg之间，平均为48.4μg/kg，见表4，按照加拿大农业环境部长会议制定的未超标标准,即土壤中单个PAHs化合物(BaA，Bap，BbF，DBA，IP，Na，Phe，Pyr) 含量不得超过100μg •kg-1来衡量, 均未超标；以荷兰土壤中PAHs 含量的标准， 即10 种PAHs 化合物(An，BaA，BkF，Bap，Chry，Phe，FluA，IP，Na和BghiP) 含量之和大于1000μg •kg-1为污染土壤的临界值,均未超标[6]；但参照荷兰的标准(Bapeq：32.96μg•kg-1)，合格率 97.8%。
　　福建茶园土壤酞酸酯类化合物以邻苯二甲酸二(2-乙基已基)酯(DEHP)和邻苯二甲酸二正丁酯(DnBP)为主，DEHP检出率75%，含量范围在ND～991µg•kg-1之间，合格率100％（DEHP控制值4.35 mg•kg-1）；DnBP检出率为71%，含量在ND～176µg•kg-1之间，合格率97％（DnBP控制值0.081mg•kg-1）；邻苯二甲酸二正辛酯(DnOP) 检出率56%，含量在ND～10.7µg•kg-1之间，合格率100％（DnOP控制值1.2 mg•kg-1）；邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)未检出。
　　2.4 福建省茶园土壤环境质量评价
　　采用综合因子污染指数评价，对茶园土壤无机元素进行评价，得出：（1）应用不同标准进行评价，综合污染指数PN≤0.7占83.18%～88.68%，茶园土壤环境质量总体质量优良，污染程度为安全，污染水平为清洁，见表4。（2）采用DB35/T 859-2008 (有效态)评价，综合污染指数PN≤0.7占的比例较其它总量标准略高，由于金属有效态能够体现茶树吸收土壤中的形态，更具有实际意义。
　　3 结论
　　3.1 福建省茶园土壤营养物质中，有机质整体水平较丰富，碱解氮含量较高，阳离子交换量低，土壤整体偏酸，钾元素、土壤微量元素锰、铜元素亏缺，有效磷、有效锌含量高低较平均。与国内其它茶园相比较，有机质、全氮基本一致，碱解氮、有效磷、有效锌略高；有效钾略低；与日本、东非、肯尼亚等国家茶园相比较，有效钾含量低，且差距较大；与浙江茶园相比较，有效锰缺乏占的比例高于浙江茶园。
　　3.2 福建茶园土壤无机污染物中，出现超标的金属有铅、钒、钴、硒、镉、汞、锌、镍，超标率排序结果为铅>钒>钴＝硒＝镉>汞＝锌＝镍；有效铅>有效镉；主要控制的金属污染物以有效态评价结果为依据，即主要控制铅、镉；汞为茶叶“三品”严格控制的污染物，应重点监控；镍为重金属，对镍超标的茶园仍应引起重视；其它如钒、钴、硒、锌等元素虽然是茶叶生长的营养元素或是与茶树生长密切相关的元素，但超标会影响茶树生长、发育，应适当关注；铋、锑缺少评价标准，有待进一步研究。
　　3.3福建茶园土壤有机污染物中，六六六、滴滴涕总量符合GB15618-1995国家土壤环境质量标准中的二级标准（六六六总量500μg•kg-1、滴滴涕总量500μg•kg-1）；多环芳烃（PAHs）总量基本符合荷兰的标准(Bapeq：32.96μg•kg-1)标准，合格率 97.8%；酞酸酯以美国土壤中PAEs治理标准[7]（酞酸酯各组分分别为2.0～50mg•kg-1）评价，福建茶园土壤酞酸酯类化合物全部小于该治理标准，以美国土壤中PAEs控制标准[7]（酞酸酯各组分分别为0.020～4.35mg•kg-1）评价，福建省茶园土壤中邻苯二甲酸二正丁酯（DnBP）合格率97.0％；其余的组分合格率100％。
　　3.4 综合因子污染指评价得出福建省茶园土壤环境质量83.18%质量优良，污染程度为安全，污染水平为清洁。
　　
　　参考文献:
　　[1] 韩文炎,阮建元,林智等.茶园土壤主要营养障碍因子及系列茶树专用肥的研制[J]. 茶叶科学,2002,22(1):70-74,65.
　　[2] 杨冬雪,钟珍梅,陈剑侠,等.福建省茶园土壤养分状况评价[J].海峡科学, 2010, (6):129-131.
　　[3] 韩文炎,石元值等.茶园钾素研究进展与施钾技术[J].中国茶叶, 2004, 1:22-24.
　　[4] 陈振金,陈春秀,刘用清,等.福建省环境背景值研究[J].环境科学, 1991, 13(4)：70-75.
　　[5] 杨冬雪,潘敏,马玉凤.茶园土壤中有机氯农药残留调查及评价[J].茶叶科学，2009,(4):27-30.
　　[6] 倪沁颜,杨冬雪,孔德贤,等.福建省茶园土壤中多环芳烃的分布、来源分析及生态风险评价[J].中国环境监测,2009,25(6):90-93.
　　[7] New York State Department of Environmental Conservation. SVOCs soil cleanup objectives. Appendix A of TAGM 4046[S/OL].2003.
　　
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