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公路边茶园土壤与茶树中重金属的积累与分布

2020-08-29 来源:伴沃教育
维普资讯 http://www.cqvip.com Vo1.26。NO.4 第26卷第4期 2002年7月 南京林业大学学报(自然科学版) Journal of Nanjing Forestry University(Natural Sciences Edition) Ju1.,2002 公路边茶园土壤与茶树中重金属的积累与分布 吴永刚,姜志林,罗 强 (南京林业大学森林资源与环境学院,江苏 南京 210037) 摘要:研究了南京城郊312国道旁茶树不同器官中重金属含量和分布规律。结果表明:茶树 不同器官中Pb、CA、Cr、Cu、Mn、Ni、zn含量有明显差异,含量范围分别是1.2~9.4、0.06~0.36、 0.84~0.9、3.6~12.6、66~461、3.7~7.6、18.2~35.9 mg/kg。Pb、Cd、Zn嫩枝储存最多, Cu、Mn、Ni在叶中积累较多。茶树时Cd有富集作用;新陈代谢旺盛的器官蓄积能力强。汽 车尾气排放的铅污染影响主要在公路两侧60 m左右的范围内。若不采取防污措施,公路两侧 60 m内不宜经营茶园。 关键词:重金属;茶树;积累;公路 中图分类号:S718 文献标识码:A 文章编号:1000—2006(2002)04—0039—04 The Accumulation and Distribution of Heavy Metals in Teas on Both Sides of Highway WU Yong—gang,JIANG Zhi—lin,LUO Qiang (College of Forest Resources and Environment Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China) Abstract:The heavy metals concentration and distribution in different organs of tea and in soil on the both sides of National Highway 3 1 2 are studied.The results show that Pb,Cd,Cr,Cu,Mn,Ni,Zn con— centrations are significantly different in different organs of tea.The ranges of them respectively are 1.2~9.4,0.06~0.36,0.84~0.9,3.6~12.6,66~461,3.7~7.6,18.2~35.9 mg/kg.The concentra- tions of Pb,Cd,Zn are higher in tender branches.While the accumulation of Cu,Mn,Ni is higher in tea leave.Tea has the significant function of accumulating Cd.The concentration order of 7 heavy metals in tender leaves iS Cu>Zn>Mn>Cd>Ni>Pb>Cr.Pb pollution from tail gases emitted by automo— biles diffuses mainly within 60 m apart from the highway.Because tea is manufactured from tender leaves,the standard to decide whether it iS suitable to plant tea trees in both sides of highways iS the comparison between the Pb content in tender leaves and the National Health Standard.The study shows that the Pb content in tender leaves exceeds the National Health Standard when the distance of tea plantation from highways is less than 60 meters.So without protective measures,it is not suitable to plant tea plantation within above-mentioned distance. Key words:Heavy metals;Tea;Accumulation;Highway 茶树是我国重要的经济作物,在我国亚热带种植面积大,分布范围广。茶树有富集环境中化学物质 的特性,陕西紫阳茶能富集环境中的硒而具有抗突变与防癌作用,故身价倍增…。当环境受到污染时, 茶叶亦会受到污染。最近,有报道认为茶叶中存在铅污染,长期饮用铅污染茶易导致老年痴呆。近几 年,浙江省食品检测站对该省茶叶质量监督检验结果统计后发现,龙井茶类中铅含量平均为:1996年 收稿日期:2002一O3—25 修回日期;2002--05—28 基金项目:国家林业局下蜀城市森林生态系统定位站及国家自然科学基金资助项目(39899370--1) 作者简介:吴永刚(1964--),男,江苏如东人,南京林业大学森林资源与环境学院博士生。 一39— 维普资讯 http://www.cqvip.com 南京林业大学学报(自然科学版) 第26卷第4期 0.63 mg/kg;1997年0.74 mg/kg;1998年0.87 mg/kg;1999年2.11 mg/kg 。茶叶含铅量呈逐年上 升趋势,其含量因各地区污染程度不同而各异。在短时间内,茶叶含铅量上升2~3倍属异常现象。这 主要是由于有些产茶区地处交通发达地区,离城市近,汽车尾气是主要污染源之一…。目前,对成茶中 铅和铜研究较多,对污染区茶树中重金属的积累研究鲜见报道 。笔者主要研究公路边土壤和茶树中 铅等重金属元素的积累与分布,旨在为确定公路边是否适宜经营茶园提供依据。 1 材料与方法 1.1 实验地与样品的采集 位于312国道286 km处路旁单作茶园,覆盖度约95 9/6,土壤为黄棕壤,质地为轻壤,pH 5.1,耕作层 有机质含量2.96 。分别于2000年7月、1O月在距公路5、10、20、40、60、80、100等7处采集茶树不同器 官嫩叶、老叶、嫩枝(1年生)、老枝(3~5年生)、根(小于0.2 cm)与土壤耕作层(0--20 cm)的土壤样品。 1.2分析方法 茶树样品先用大量的自来水冲洗干净,再经蒸馏水、去离子水冲洗三遍,65℃烘48 h、粉碎、过60 目筛,5:1 HNO 一HCK) 混合酸湿法消化。土壤样品经风干、玛瑙研钵研磨、过100目尼龙筛,HF— HNO。一HCIO 三酸消化。制备液用电感耦合等离子体发射光谱ICP一4300DV(美国PE公司)分析法同 时测定Pb、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Zn 7种元素含量。为保证处理和测定数据的准确性,采用茶叶标样 (GSV一4)和地球化学标样(GSS一3、GSS一4)作为质控标准。 2结果与分析 1.1茶园土壤中重金属含量 一(一一、一 & 6 6 6 7 7 7 6  船 L c; L 般采用区域土壤背景值与土壤样点值作为重金属含量评价依据。实验以样点值与南京地区同类 一 _u  _ _ _【_; L 土壤背景值作对比,该区Pb、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Zn背景值为32.1、0.26、56.8、31.5、511、37.7、 81.2 mg/kg,略高于全国平均水平口]。表1是312国道旁茶园表土距公路不同距离处重金属含量。 从表1中可以看出,Pb、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Zn 的含量范围是38.5~50.7、0.19~0.26、62.6~ 73.3、25.8~38.1、408~748、28.3~37.3、69.5~ 表l 311国道旁茶园土壤重金属含量 of highway 311 ¨¨ Table 1 Heavy metals in tea soils on sides M一n一一 8 6 8 2 1 9 8 ∞ mg/kg N一 c; 一-l -l L -l L ●-l L r L -l L f‘ 103.0 mg/kg。土壤中铅的含量从5 m处的 距离/m Pb 5 50.7 40.4 一l 2 6 3 2 9 3 & 50.7 mg/kg下降到10 m处的40.4 mg/kg,在60 m 一 呱 l 10 处降为38.5 mg/kg,60~100 m内均维持该水平, 表明汽车尾气的铅污染主要分布在公路两侧60 m 左右的范围内。从整体看,100 m范围内铅含量均 超过南京市铅元素土壤背景值32.1 mg/kg,可见, 汽车尾气已造成茶园土壤的污染。 20 40 40.1 39.3 60 8O 100 38.5 38.6 39.1 Pb污染后,在土壤中移动甚慢,现在虽使用无铅汽油,但土壤中已积累的铅将长期影响茶树及其他 植物。据报道,有的公路边土壤Pb含量高达1004500 mg/kd ,而312国道边茶园土壤只有50.7 mg/kg, 这可能是由于茶园覆盖度高达95 以上,对土壤有屏蔽作用,另外与车流量的多少也有关。cr含量在 100 m内均超过背景值56.8 mg/kg,造成轻度污染,但无规律性,可能与施用含cr肥料有关l5 ]。Mn 在8O 113,Zn在40 m,Cu在60 m处超出土壤背景值,Cd与Ni均在背景值之内。 2。2茶树不同器官中重金属含量变化趋势 茶树不同器官中重金属含量随距离公路的远近,Pb、Zn、Mn含量有较明显的变化规律,其他元素则 无明显变化规律(图1)。 由图1可以看出,在不同距离各器官中的Pb、Zn、Mn含量虽有波动,但总的变化趋势较明显,从公 路边100 1-O范围内各器官中Pb、Zn、Mn含量逐渐降低。老枝、嫩枝、根在20 111处,老叶、嫩叶在60 m处 Pb含量明显降低,到100 in内均维持该水平。说明汽车尾气对茶园的影响主要在60 in左右范围内, 60 m以外影响不大;老枝、老叶在6O m,根在40 rll,嫩枝与嫩叶在10 1TI与100 ITI处明显降低。由此可 4f)一 维普资讯 http://www.cqvip.com 2002年总第100期 吴永刚等:公路边茶园土壤与茶树中重金属的积累与分布 15 800 600 400 200 0 奏 : 噬 0 悯 一琴一 老枝; ▲一根 .1 茶树不l司器官距离变化时Pb、Mn、Zn的含量 Fig.1 Pb,Mn and Zn concentrations in the organs of tea varied with the distance 0--嫩叶;--I--嫩枝; × 老叶; ◆见,汽车尾气对茶园的影响主要在6O m左右范围内,60 m以外有影响,但影响不大。从图1还可看出, 老叶与嫩叶的Pb含量均超过茶树鲜叶中Pb含量一般在0.3~0.6 mg/kg的报道…。老叶在100 m 内、嫩叶在60 m内Pb含量较高,分别为国家茶叶卫生标准2 mg/kg临界值的16~3.05倍和1~1.45 倍。由于茶叶的采集主要以嫩叶为主,含Pb高的茶叶影响人体健康,不宜饮用,因此,在公路两侧60 m 范围内不宜经营茶园。 2.3茶树不同器官重金属含量比较 茶树不同器官重金属元素含量分析结果见图2,Pb、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni和Zn等元素含量在不同器 官中有明显的差异。从整体看,Pb、Cd在嫩枝含量最高,其次是老枝,根与嫩叶最低、。Cr在各器官中含 量基本相同。Cu、Zn在嫩枝与嫩叶中含量最高,老枝与老叶最低。MnNi在嫩叶与老叶中含量最高, 其次是嫩枝、老枝,根中最低。总的来看,重金属元素在嫩枝、嫩叶含量较高,其次老枝老叶,根中最少, 、新陈代谢旺盛的器官蓄集量较大,这与文献[7]报道的重金属在植物体内呈根>茎>叶的分布情况不 符,可能是由于污染程度与方式不同所致嘲。 2.4茶树不同器官对土壤重金属元素的富集能力 植物对土壤元素的吸收能力可以用富集系数表示,即植物体内某元素的含量与该元素在土壤中的 含量的比值。茶树根系生物量主要分布于土壤耕作层O~2O cm中,约占总根量的90 ̄//o以上,因此可用 7个样点的土壤平均值计算土壤金属元素含量,从而计算茶树各器官的富集系数(表2)。 2 2 0 0.4 0.3 0.2 0.1 栅 加 懒 。 1O0 0 老枝老叶嫩枝嫩叶根 番 图2茶树不同器官重金属元素的含量 Fig.2 Heavy metals in different organs of tea 由表2可见,嫩枝对Pb、Cd、Zn的富集能力最 强,富集系数为0.257、1.565、0.425。嫩叶对Cu、 Ni富集能力最强,富集系数0.383、0.227。老叶对 表2茶树不同器官对土壤重金属元素的富集系数 Table 2 The accumulation indexes of different organs to the soil Mn的富集系数最大,为0.69。各器官对cr的富集 能力差别不大,从上表中可以看出,茶树对Cd的富 集能力最强,并且富集金属元素强的部位基本上为 新陈代谢旺盛的器官。目前,我国茶叶卫生标准只 器官 老枝老叶Pb 0.071 Cd Cr Cu Mn .Ni Zn O.656 0.012 0.109 0.230 0113 0.249 0.098 0.348 0.013 0.234 0.690 0218 0.217 .嫩枝嫩叶根0.257 1.565 0.039 0.261 0.013 0.334 0.170 0146 0.425 .0.Ol2 0.383 0.331 0277 0.373 ..制定了Pb、Cu两种元素的含量,因此有必要制定其 0.029 0.652 0.O13 0.225 0.009 0.110 0261 —41— 维普资讯 http://www.cqvip.com 南京林业大学学报(自然科学版) 第26卷第4期 他金属元素特别是Cd的卫生标准。 3 讨 论 汽车尾气中的Pb对公路旁60 m范围内的土壤影响显著,老叶在100 m、嫩叶在60 m内Pb含量均 超过国家茶叶卫生标准,若不采取防污措施,公路边6O m范围内不宜经营茶园。 由于土壤中的Pb污染很难净化,已污染的土壤上不宜经营茶园。防护林带能降低风速,阻碍污染 物的扩散,建议在茶园周围建立防护林带以减轻汽车尾气造成的污染。另外茶园Pb污染也可能来自 农药、除草剂和含铅的磷肥,可从建立优质高产茶园着手,运用生态学原理建立无公害生态茶园,改传统 的单一植茶方式为林茶复合茶园,利用生物防治维持茶园生态平衡,防止和减少茶园环境污染,促进良 性循环,生产无公害优质茶叶是未来茶园发展的方向。 [参 考 文 献 ] [1]陈宗懋.我国茶叶卫生质量面临的问题和对策[J].茶叶通报,2001,23(1):7—1o. [2]宋数龙,刘小航.马鞍山市盆山农场土壤和植物中的重金属含量[J3.热带亚热带土壤科学,1998,7(4):284~287. [3]中国环境检测总站.中国土壤元素背景值[M].北京:中国环境科学出版社,1990. [4]Smith D R,Koeppe D E.生物圈中的铅:最近的趋势[J].Ambio,1995,34(1):2O一22. [5]陈维新,张玉龙,陈中赫,等.沈阳郊东沈抚公路两侧土壤铅含量分布规律的初步研究[J3.农业环境保护,1990,9(2):10—13 [6]陈怀满,文启孝,邢光熹,等.土壤一植物系统中的重金属污染[M].北京:科学出版社,1996:159—160. [7]潘如圭.冶炼厂粉尘中重金属在环境中迁移及其对策[J3.生态学杂志,1990,9(4):29—34. [8]王新,吴燕玉.不同作物对重金属复合污染物吸收特性的研究[J3.农业环境保护,1998,17(5):193—196. (责任编辑朱凯) ,…◆…I◆川I◆川I◆川I、 简 讯 、 …◆川1.川I◆川I◆¨¨ “江苏省森林生态系统资金支撑体系的研究”通过鉴定 由我校主持,与江苏省林业局合作完成的“江苏省森林生态系统资金支撑体系的研究”项目日前通 过江苏省科技厅组织的鉴定。 该课题从理论人手,分析了政府配置和市场配置各自的利弊,提出了协调两种方法的理论。同时, 从江苏省的省情出发,系统地提出了江苏省森林生态系统效益评价的指标体系和评价方法,将一般的 “三利相权取其重”的理念提升为经济学的具体表述。 在分析江苏省森林生态建设资金的使用情况的基础上,提出了生态林建设资金构成应该包含的几 个方面:财政是基础,自筹作补充,特别分析了生态税补偿的问题。 另外,该研究对江苏省目前森林生态资金筹集与使用进行了实证考察分析,针对存在的问题及其原 因,从多元化的融资渠道建立、政策支持、资金使用优化结构,以及建立高效的资金管理制度等方面,对 构建江苏省森林生态系统,提出了一套符合实际的方法,为宏观决策提出了科学的依据。 (科技处) 一42一 

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