毛平生 李延升 張斌

(1.江西省蠶桑茶葉研究所 330202；2.江西省經(jīng)濟(jì)作物研究所 330202；3.江西省茶葉質(zhì)量與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 330202)

化學(xué)中的重金屬是指比重大于5的金屬元素，如有生命活動(dòng)中需要的Cu、Mn、Zn等，也有生命活動(dòng)中并不必需的Cd、Hg、Cr等，由于類(lèi)金屬As的來(lái)源、危害都與重金屬相似，所以，人們常把它與其他重金屬一起進(jìn)行研究。由于重金屬在人體內(nèi)超過(guò)一定的濃度，會(huì)對(duì)人體造成急性中毒或慢性中毒，甚至奪去人的生命。所以，人們十分重視食品安全中的重金屬的污染問(wèn)題。在茶葉生產(chǎn)過(guò)程中，諸如茶樹(shù)栽培、加工、包裝、貯運(yùn)等環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都可能對(duì)茶葉產(chǎn)生重金屬污染。

1 茶樹(shù)對(duì)重金屬富集情況

1.1 不同茶樹(shù)部位富集重金屬的能力不同

我國(guó)科研工作者在茶樹(shù)不同部位(器官)富集Cd、Pb、Cr、As、Hg、Cu、Zn等重金屬的能力方面，進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，取得了大量成果。研究結(jié)果表明，Cd、Pb、As在茶樹(shù)體內(nèi)活性較低，大部分被吸收根固定，向地上部運(yùn)輸?shù)谋壤^低[1]，吸收根對(duì)阻止土壤Cd、As向新梢轉(zhuǎn)運(yùn)起到明顯的緩沖和屏障作用[1]。正常情況下，在茶樹(shù)體內(nèi)Cd、Pb、As含量依次為，吸收根>莖(生產(chǎn)枝)或主根>老葉(當(dāng)年生成熟葉)>1芽2葉[1～3]。王小平等[4]通過(guò)原子熒光光譜法探討了As、Se、Hg和Bi在幼齡茶樹(shù)不同部位的含量分布特征，結(jié)果表明，As、Se、Hg主要積累于幼齡茶樹(shù)的樹(shù)皮、根系、老葉等部位，并初步斷定，茶樹(shù)并非是一種Se積累植物。方云山等[5]采用石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定3個(gè)不同地區(qū)茶園的土壤、茶嫩葉、茶老葉中5種重金屬元素的含量，得出結(jié)論，Cd、Pb、Cu元素嫩葉中含量高于老葉，而Zn、Cr元素老葉中的含量高于嫩葉。

因此，茶樹(shù)不同部位(或器官)對(duì)重金屬的富集能力存在差異，茶樹(shù)各器官中對(duì)重金屬的富集能力基本次序是：根>莖>成熟葉>嫩葉，也說(shuō)明茶樹(shù)根莖對(duì)重金屬的富集能力強(qiáng)于茶樹(shù)的主要利用部位，在茶園重金屬輕度污染時(shí)，有利于減少對(duì)茶園經(jīng)濟(jì)效益的損失。

1.2 不同茶樹(shù)品種富集重金屬的能力不同

不同茶樹(shù)品種從土壤中吸收的各種物質(zhì)(包括重金屬)存在個(gè)體差異，在體內(nèi)的轉(zhuǎn)換也存在差異，從而形成了不同品質(zhì)的茶葉。從我國(guó)科研工作者利用不同茶樹(shù)品種對(duì)重金屬的富集能力以及在茶樹(shù)體內(nèi)轉(zhuǎn)移系數(shù)的大量研究中發(fā)現(xiàn)，不同茶樹(shù)品種對(duì)重金屬的富集能力、轉(zhuǎn)移系數(shù)存在差異。比如，戴斯佳利用湖南省9個(gè)主栽品種對(duì)Cd、Pb、As、Hg的富集能力的研究表明，各品種對(duì)重金屬的富集能力不同，碧香早、湘波綠、桃源大葉對(duì)以上四種重金屬的富集能力比較低[6]。秦玉燕等利用湘波綠、金牡丹、白葉一號(hào)、福鼎大白、碧香早等10個(gè)不同茶樹(shù)品種對(duì)Se、As、Hg富集特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明茶樹(shù)對(duì)Se、Hg、As的富集能力與茶樹(shù)品種有關(guān)聯(lián)，10個(gè)茶樹(shù)品種中，福鼎大毫、湘波綠和碧香早3個(gè)品種對(duì)Se富集能力達(dá)中等以上，對(duì)Hg和As富集能力卻較弱[7]。

劉聲傳等[8]在了解茶樹(shù)對(duì)Pb、Cd、Cu的吸收累積規(guī)律時(shí)，分析了同一茶園5個(gè)茶樹(shù)品種的土壤、側(cè)根、老嫩葉中Pb、Cd、Cu的含量和5個(gè)品種對(duì)Pb、Cd、Cu的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)，結(jié)果表明同一生境下，5個(gè)茶樹(shù)品種體內(nèi)Pb、Cd、Cu含量分布次序?yàn)閭?cè)根>老葉>嫩葉，品種間Pb、Cd、Cu含量存在一定差異，5個(gè)茶樹(shù)品種老葉、嫩葉Pb、Cd、Cu富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)差異顯著，Pb的富集系數(shù)分別為0.12～0.18和0.09～0.11；Cd富集系數(shù)分別為1.59～2.97和0.72～1.31；Cu轉(zhuǎn)移系數(shù)分別為0.32～0.41和0.20～0.28。說(shuō)明不同茶樹(shù)品種對(duì)重金屬的富集能力不同，茶樹(shù)吸收重金屬后，在茶樹(shù)體內(nèi)各器官中轉(zhuǎn)移系數(shù)也存在差異，都與環(huán)境和遺傳因素有關(guān)。

1.3 不同季節(jié)茶樹(shù)富集重金屬的能力不同

因?yàn)榧竟?jié)的不同，大氣、土壤、光照、雨水、氣溫等茶園環(huán)境都不同，特別是四季分明的地區(qū)，茶園環(huán)境四季變化大，更能影響茶樹(shù)的生長(zhǎng)，進(jìn)一步影響茶樹(shù)從土壤中吸收富集重金屬的含量。戴斯佳[6]通過(guò)對(duì)茶樹(shù)在春、夏、秋三個(gè)季節(jié)對(duì)重金屬Cd、Pb、As、Hg富集量的差異研究，分析發(fā)現(xiàn)4種重金屬在三個(gè)季節(jié)里的富集規(guī)律不相同。其結(jié)果表明，重金屬Cd、As含量隨著春夏秋季節(jié)的變化有輕微的遞增，重金屬Hg、Pb含量在三個(gè)季節(jié)中的變化不大，重金屬Hg含量有明顯的遞減。

2 土壤中重金屬含量對(duì)茶樹(shù)富集的影響

茶樹(shù)中的重金屬主要來(lái)源于土壤中原有的重金屬化合物、灌溉水和肥料。茶樹(shù)體內(nèi)重金屬含量與茶樹(shù)生長(zhǎng)環(huán)境、遺傳因素有關(guān)。土壤酸度也起到很大作用，且茶園土壤中各種重金屬含量與茶樹(shù)富集量，有的呈正相關(guān)，且相關(guān)性有強(qiáng)有弱，表現(xiàn)不一。在茶樹(shù)富集重金屬Cd方面，有研究表明，當(dāng)茶園土壤的Cd平均含量為0.022～0.076 mg/kg時(shí)，茶葉中Cd為0.003～0.054 mg/kg，茶樹(shù)對(duì)重金屬Cd的富集量與土壤中重金屬Cd的含量呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)[6,9]。

茶葉中重金屬Hg的富集量與土壤中重金屬Hg的含量無(wú)顯著性的正相關(guān)[6,9]。茶樹(shù)對(duì)重金屬As的富集量與土壤中重金屬As的含量存在一定關(guān)系[6]。

土壤是各種化合物、微生物等的復(fù)合體，各種重金屬的化合物也同時(shí)存在，也可能存在多種重金屬?gòu)?fù)合污染的情況，茶園也不例外。在重金屬?gòu)?fù)合污染的情況下，某一種化學(xué)元素在茶樹(shù)體內(nèi)的積累量除受該元素化合物本身的性質(zhì)影響外，還受到該元素所處環(huán)境中其他元素化合物的性質(zhì)與濃度(包括水分含量)的影響，并隨茶樹(shù)不同部位，其影響順序和作用結(jié)果也存在差異性[10]。據(jù)研究，茶樹(shù)葉片中的重金屬Cd、Hg、As含量與土壤中的Cd、Hg、Ni、As含量存在密切的關(guān)系，且呈正相關(guān)[11]；王小平[4]等研究認(rèn)為茶樹(shù)從土壤中吸收Hg元素與土壤中Hg含量無(wú)明顯聯(lián)系，與戴斯佳等研究的研究結(jié)果一致[6,9]。

3 重金屬對(duì)茶樹(shù)生理的影響

重金屬在茶樹(shù)體內(nèi)，會(huì)與氨基酸、蛋白質(zhì)等化合物發(fā)生螯合作用，減少氨基酸等物質(zhì)的供應(yīng)，從而影響茶樹(shù)生理活動(dòng)。我國(guó)科技工作者，利用重金屬?gòu)?fù)合污染與單一重金屬污染的方式對(duì)茶樹(shù)的生理影響進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

茶樹(shù)在受到重金屬Cr、As、Cd、Pb復(fù)合污染的情況下，其春梢的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制，且不同茶樹(shù)品種對(duì)復(fù)合污染的耐受力不同。復(fù)合污染明顯影響茶樹(shù)葉片葉綠素a、b含量合成，進(jìn)而影響茶樹(shù)的光合作用，復(fù)合污染也影響茶樹(shù)凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)，以及明顯影響茶樹(shù)的SOD、POD、CAT活性和脯氨酸、丙二醛、相對(duì)電導(dǎo)率[11]。

在單一重金屬元屬污染的情況下，對(duì)茶樹(shù)生理狀況的影響研究中發(fā)現(xiàn)，Cd、As使茶樹(shù)光合速率、蒸騰速率及氣孔導(dǎo)度變化均產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響，但As對(duì)茶樹(shù)葉綠素合成的影響不顯著[1～3,11]。土壤中Hg的含量達(dá)到一定程度時(shí)，茶樹(shù)的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制，但在土壤中添加外源Hg25～250mg/kg，盆栽茶樹(shù)未出現(xiàn)表觀傷害癥狀；在處理濃度≤150或200mg/kg時(shí)，其生長(zhǎng)量和光合作用指標(biāo)均超過(guò)對(duì)照，表現(xiàn)出了促進(jìn)生長(zhǎng)和光合作用的效應(yīng)，但處理濃度>200mg/kg時(shí)，Hg污染對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)和光合作用有明顯的抑制作用。茶樹(shù)的SOD、POD和CAT活性總體隨Hg處理濃度的升高先上升后下降，在Hg處理濃度300mg/kg左右達(dá)到最大值[12～13]。在茶樹(shù)對(duì)Cr的耐受性研究方面，茶樹(shù)的表現(xiàn)與Hg具有相似性。土壤中Cr的含量≤50mg/kg時(shí)茶樹(shù)的生長(zhǎng)受促進(jìn)，≥75mg/kg則生長(zhǎng)受抑制。茶樹(shù)SOD活性隨Cr處理程度的升高而曲折下降，但均高于對(duì)照(250mg/kg處理除外)，POD和CAT活性均隨Cr處理濃度的升高而先升高后下降，并在處理濃度150mg/kg左右達(dá)到最大值[11～12]。

4 茶葉中重金屬的水浸出率

重金屬是影響茶葉飲用安全的因素之一，在我國(guó)，茶葉主要的飲用方式是用開(kāi)水沖泡后，再飲用茶水，所以，茶葉沖泡的溫度、時(shí)間以及茶水比都影響茶葉水浸出物，也影響茶葉中重金屬的浸出率。茶樹(shù)體內(nèi)的各種重金屬化合物的性質(zhì)和含量的不同，表現(xiàn)其在水中的浸出率不同。在戴斯佳的有關(guān)研究中表明，同一用水量，在相同時(shí)間內(nèi)，4種重金屬的浸出率表現(xiàn)為As>Hg>Pb>Cd，且在30min中最高。在一定的浸泡時(shí)間內(nèi)，茶葉中的重金屬浸出會(huì)隨著時(shí)間的增加，浸出率會(huì)提高，隨著茶水比的降低，茶葉中重金屬的浸出率會(huì)不斷提高[6]，但無(wú)論是重金屬化合物還是其他物質(zhì)，浸出率都有一定的上限。

5 結(jié)語(yǔ)

土壤中的化學(xué)成分十分復(fù)雜，茶園重金屬種類(lèi)及含量也存在差異，還存在其他的化合物，對(duì)茶樹(shù)的影響具有復(fù)合性。茶樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育在受到某一種重金屬的影響外，同時(shí)還受到土壤中其他化學(xué)元素的影響，其影響較為復(fù)雜。影響茶樹(shù)生理的具體程度，取決于各化學(xué)元素的濃度及不同的組合，在某一個(gè)量上共存元素的拮抗或協(xié)同作用最強(qiáng)。所以，重金屬化合物復(fù)合污染對(duì)茶樹(shù)生理特性的影響是一種綜合效應(yīng)，不同品種茶樹(shù)由于遺傳特性的差異與環(huán)境的不同，對(duì)重金屬?gòu)?fù)合污染的生理響應(yīng)有共性，也有差異性[6]。

茶園土壤重金屬含量一種超標(biāo)或多種超標(biāo)，會(huì)對(duì)茶樹(shù)的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。茶葉重金屬超標(biāo)可能對(duì)人類(lèi)造成中毒現(xiàn)象。具體的標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)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)》GB15618—2018[14]中有明確的指標(biāo)要求。

土壤中重金屬在不同的土壤pH值下具有不同的溶出率，同時(shí)也受氣候等環(huán)境因子的影響。因此，研究茶園土壤重金屬污染要考慮綜合因素。