松陽縣高速公路粉塵對茶葉重金屬含量影響程度的探討

崔 林 王夢馨 葉火香 何迅民 韓寶瑜*

(1.中國計量大學浙江省生物計量及檢驗檢疫技術重點實驗室，杭州 310018；2.浙江省松陽縣茶葉產(chǎn)業(yè)辦公室，松陽 323400； 3.浙江省松陽縣新興鎮(zhèn)政府，松陽 323400)

松陽縣是浙西南重要產(chǎn)茶縣和茶葉集散地。高速公路穿行于茶區(qū)，川流不息的車輛排出的尾氣中含有鉛等重金屬，天長日久的累積之后，這些重金屬會污染路邊的茶葉嗎？許多人對此存有疑慮。關于這個問題的研究尚不多見。遂選松陽縣新興鎮(zhèn)南山腳下的一段高速路，在路邊茶園中設置固定觀測點，定點定時檢測鉛等10種重金屬元素含量，以評估高速路上大流量的汽車尾氣對路邊茶園的可能污染程度。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及樣品采集

2014年7月上旬，在浙江省松陽縣新興鎮(zhèn)的南山腳下的一段高速公路上選400 m為試驗路段。高速公路穿行茶園中，高速公路路面比茶園地表低3 m。從茶園園邊即路邊，向著山上是以5°坡度上升。2015年1月選其中200 m，在路邊種植3 m高的小松樹作為綠籬，并一直維持該高度。從綠籬伸向5°山坡上茶園深處500 m作為綠籬區(qū)；另外200 m路段不種綠籬，從路邊伸向茶園深處500 m作為CK區(qū)。

2014年7月中旬和2016年7月中旬，于綠籬區(qū)和CK區(qū)內(nèi)，分別在距路邊0 m、100 m、200 m、300 m、400 m和500 m處，采摘1芽1葉茶梢和成葉(芽下第5葉)，收集表土層土壤，回室內(nèi)檢測。

1.2 樣品檢測

參照文獻[1]和[2]檢測茶樣和土樣，80 ℃烘干茶樣，繼而粉碎，稱取1.0 g樣品于30 mL瓷坩堝中，置坩堝于電熱板上加熱以炭化茶樣，待樣品炭化，煙味散盡，樣品移入高溫電爐。緩慢升溫至500±25 ℃，恒溫2 h，待樣品呈灰白色，冷卻。注入1∶1 HNO32 mL，加熱溶解，用去離子水清洗，清洗液移入25 mL容量瓶中，定容，待測。

土壤樣品采用HNO3-HF-HClO4濕法消化處理，土樣的有效態(tài)重金屬元素含量采用0.1 N HCl以1∶ 5的土液比振蕩浸提1.5 h，然后過濾，濾液用ICP-OES法檢測。

溶液中的鉛、砷、鎘、鉻、銅、鎂、錳、鈉、鎳和鋅的含量用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測定，型號為IRIS/AP，美國熱電公司生產(chǎn)。測定時用國家一級標準物質(zhì)—茶葉標準樣GBW 07605(GSV-4)作為質(zhì)控標準，以保證測定數(shù)據(jù)的準確性。

檢測器CID低波段(<265 nm)積分時間為15 s，高波段(>265 nm)積分時間5s；進樣蠕動泵轉(zhuǎn)速100 r/min；進樣霧化器氬氣壓力為193 kPa；輔助氣流量為1.0 L/min；高頻發(fā)生器功率為1500 W。重復3次。

2 結果和分析

2.1 未種植綠籬的自然狀況下嫩梢和成葉及表土中10種元素含量

2014年7月尚未種植綠籬，檢測結果表明：(1)擬定為綠籬區(qū)和CK區(qū)的距路邊0 m、100 m、200 m、300 m、400 m和500 m處1芽1葉嫩梢、成葉和表土重金屬含量在兩個區(qū)之間沒有明顯差異，比如，綠籬區(qū)距路邊0 m、100 m、200 m、300 m、400 m和500 m處的1芽1葉嫩梢、成葉和表土層的鉛含量范圍分別為0.25～0.53 mg/kg、0.47～2.11 mg/kg、以及23.11～37.46 mg/kg；與之相對應，CK區(qū)距路邊0 m、100 m、200 m、300 m、400 m和500 m處的1芽1葉嫩梢、成葉和表土的鉛含量范圍分別為0.28～0.61 mg/kg、0.57～2.34 mg/kg、以及23.29～39.07 mg/kg；相應地，擬定為綠籬區(qū)的1芽1葉嫩梢、成葉和表土的銅含量范圍分別為5.43～16.03 mg/kg、4.26～11.49 mg/kg、以及3.03～11.11 mg/kg，擬定為CK區(qū)的1芽1葉嫩梢、成葉和表土的銅含量范圍分別4.79～15.91 mg/kg、4.31～10.88 mg/kg、以及3.21～12.08 mg/kg。(2)從路邊向著茶園深處500 m，10種元素在1芽1葉嫩梢、成葉和表土中的含量未呈現(xiàn)明顯遞減趨勢，未顯示路邊的重金屬含量大于茶園深處的重金屬含量的情形；(3)成葉中鉛、砷、鉻和錳的含量明顯大于其在嫩梢中的含量；嫩梢中銅、鎂、鋅和鎳的含量明顯大于其在成葉中含量；鎘在嫩梢、成葉和表土中的含量很??；鈉含量在嫩梢和老葉中的分布不規(guī)則(表1)。

表1 建立綠籬之前距高速公路路邊不同距離的位點上嫩梢和成葉及表土中10種元素含量(單位：mg/kg)

注：表中每個數(shù)據(jù)為檢測3次的平均值

2.2 種植綠籬一年半之后嫩梢和成葉及表土中10種元素含量

2015年1月種植綠籬，1年半之后即2016年7月的檢測結果表明：(1)綠籬區(qū)內(nèi)嫩梢、成葉和表土層重金屬含量與CK區(qū)內(nèi)嫩梢、成葉和表土層重金屬含量仍然沒有明顯差異，例如，綠籬區(qū)距路邊0 m、100 m、200 m、300 m、400 m和500 m處的1芽1葉嫩梢、成葉和表土層的鉛含量范圍分別為0.23～0.56 mg/kg、0.45～2.13 mg/kg、以及23.05～37.42 mg/kg；與之相對應，CK區(qū)距路邊0 m、100 m、200 m、300 m、400 m和500 m處的1芽1葉嫩梢、成葉和表土層的鉛含量范圍分別為0.25～0.52 mg/kg、0.47～2.35 mg/kg、以及22.69～36.88 mg/kg；再如，綠籬區(qū)的1芽1葉嫩梢、成葉和表土的銅含量范圍分別為5.44～15.44 mg/kg、4.28～11.53 mg/kg、以及3.11～10.90 mg/kg，CK區(qū)的1芽1葉嫩梢、成葉和表土的銅含量范圍分別4.99～16.11 mg/kg、4.30～11.89 mg/kg、以及3.34～11.08 mg/kg。

(2)從路邊向著茶園深處100 m、200 m、300 m、400 m和500 m，10種元素在嫩梢、成葉或者表土層中的含量也未呈現(xiàn)明顯遞減或遞增態(tài)勢；(3)鉛、砷、鉻、錳在嫩梢中的含量也還是明顯小于在成葉中的含量；銅、鎂、鋅、鎳在嫩梢中的含量也是明顯大于在成葉中的含量；鎘在茶葉中含量還是很少；鈉在嫩梢中含量也小，鈉含量在嫩梢和老葉中分配規(guī)律性仍不明顯。

3 討 論

一般地，高速公路上，車速快、車流量大，產(chǎn)生的汽車尾氣和揚塵也較多。茶人們無不擔心路邊的茶葉受到污染及污染程度。研究也證實，公路揚塵是茶葉鉛的重要污染源，距離公路50 m之后鉛的含量就明顯下降[1-4]。本課題組研究發(fā)現(xiàn)，路邊密植3 m高的綠籬有效地阻隔公路粉塵鉛和鎘對于茶園的污染[5-6]，因此就在高速路邊的綠籬區(qū)種植了3 m高綠籬并一直保持其高度、以阻擋粉塵。

表2 建立綠籬1年半之后距高速公路路邊不同距離的位點上嫩梢和成葉及表土中10種元素含量(單位：mg/kg)

2015年1月種植綠籬，此前沒有設置綠籬，擬定綠籬區(qū)與擬定CK區(qū)內(nèi)的嫩梢、成葉和表土中鉛等10種重金屬含量在距離路邊0 m、100 m、200 m、300 m、400 m和500 m樣點上沒有明顯差別。2016年7月即種植綠籬之后的1年半，綠籬區(qū)與CK區(qū)嫩梢、成葉和表土的鉛等10種重金屬含量在距離路邊0 m、100 m、200 m、300 m、400 m或者500 m樣點上相互之間也沒有明顯差別；綠籬區(qū)、或者CK區(qū)內(nèi)，從距離路邊0 m、100 m、200 m、300 m、400 m至500 m樣點上，嫩梢、成葉和表土中10種重金屬含量未現(xiàn)遞減趨勢，而對于能夠造成茶園鉛污染的粉塵而言，公路粉塵中的鉛是路邊茶葉的主要污染源之一，距離路邊50-100 m之外，這種鉛含量降低很快[1-4]。再從時間的縱向延伸來看，種植綠籬前、后，綠籬區(qū)或者CK區(qū)，10種重金屬含量范圍基本上沒有變化。在嫩梢中鉛、砷、鉻、錳含量明顯小于在成葉中含量，意味著4種元素在成葉中有累積效應；銅、鎂、鋅、鎳在嫩梢中作為生理生化代謝酶類的輔基，參與嫩梢活躍的代謝過程，其含量明顯大于在成葉中含量，這是茶樹正常生理現(xiàn)象。

我們認為，穿行高速公路上汽車雖然排放尾氣，尾氣中含有鉛等重金屬，這些重金屬的含量偏小，加之所選高速路段的路面比茶園地表低3 m，在一個時期內(nèi)，高速路上粉塵(包括揚成的土塵和汽車尾氣)中的重金屬不會污染茶園。

1 韓文炎，楊亞軍，梁月榮，石元值，馬立鋒，阮建云，唐嘉義.茶樹體內(nèi)鉛的吸收累積特性研究.茶葉科學，2009,29(3): 200-206.

2 石元值，馬立峰，韓文炎，阮建云.汽車尾氣對茶園土壤和茶葉中鉛、銅、鎘元素含量的影響.茶葉，2001, 27(4):21-24.

3 吳永剛，姜志林，羅強.公路邊茶園土壤與茶樹中重金屬的積累與分布.南京林業(yè)大學學報(自然科學版)，2000，26(4):39-42.

4 張壽寶，包文權.汽車尾氣中的鉛對茶園污染的研究.江蘇環(huán)境科技 2000,13(3): 1-2.

5 王夢馨，崔林，葉火香，何迅民，韓寶瑜.綠籬阻隔公路粉塵銅污染茶園的研究.安徽農(nóng)學通報，2017,23(22)：80-81.

6 王夢馨，崔林，葉火香，何迅民，潘金根，韓寶瑜.松陽縣大木山騎行茶園公路粉塵對茶葉重金屬含量的影響.茶葉學報，2017，58(4)：184-188.

7 周國蘭,羅顯揚,趙華富,周富裕.貴州鳳岡縣宜茶區(qū)土壤重金屬含量狀況及評價.茶葉,2010,36(3): 152-155.