茶园土壤重金属污染特征及迁移行为研究进展.pdf
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1、2024 年 8 期实验 研究智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture茶园土壤重金属污染特征及迁移行为研究进展王语思1,张静怡1,2,姚有如1,2*(1.安徽师范大学 地理与旅游学院,安徽 芜湖 241003;2.江淮流域地表过程与区域响应安徽省重点实验室,安徽 芜湖 241003)茶叶是一种广泛消费的健康饮品,而茶叶的质量直接受其生长环境的影响。然而,随着工业化和农业生产的发展,茶园土壤中的重金属污染逐渐引起了广泛关注1。重金属作为环境中的有毒物质,其在茶园土壤中的积累可能对茶叶的质量和食品安全产生潜在威胁。随着现代农业生产和工业的发展,会不断产生重金属污染物,这
2、些污染物在土壤之中不容易被微生物分解,具有持久性和毒害性,并且不断在土壤中持续累积,被植物吸收并富集在生物体内,进而危害人体健康和生态安全2。有研究发现重金属污染可以引起动物或人类肝损伤、神经毒性、癌症和心脏疾病等一系列疾病,动植物死亡,致使当地生物多样性减少,引发地区粮食危机3。而茶园作为土地利用方式的一种,由于茶树生长所需要的特殊条件,因此其广泛分布于亚洲和非洲的热带和亚热带地区。中国、印度、日本和伊朗等地区人口密集,工农业发达,土壤相关重金属的污染问题不容忽视。茶园土壤重金属污染的研究已经成为土壤科学、环境科学和农业科学等多个领域的交叉研究课题。本文旨在系统综述茶园土壤重金属污染的特征及
3、其在土壤-茶树系统中的迁移转化行为,以期为更好地理解重金属污染机制、制定科学的管理策略提供参考。1茶园土壤污染现状不同区域的茶园土壤中存在一定程度的潜在安全风险(表 1)。红茶茶园土壤中的 Cu、Zn、Pb、Cd 含量总基金项目:国家级大学生创新创业训练计划(202310370054);安徽省教育厅自然科学研究项目(KJ2021A0121);安徽师范大学人才培育基金(2021xjxm032)*通信作者:姚有如(1992-),男,博士,讲师。研究方向为水土污染物控制。摘要:茶园土壤重金属污染是近年来备受关注的环境问题之一。随着茶叶产业的快速发展,土壤中的重金属污染成为制约茶叶质量和农产品安全的重
4、要因素。茶植物作为一种喜酸性植物,对土壤中重金属的吸收具有一定的选择性,而这种选择性会影响茶叶中重金属的含量。对茶园土壤中重金属的迁移、转化行为进行研究,有助于制定科学合理的土壤管理措施,减轻重金属对生态环境和人体健康的潜在影响。茶园土壤中重金属的迁移转化受多种因素影响,包括土壤因素、植物因素、环境因素和农业管理等。仍然存在一些亟待解决的问题。未来的研究可以深入探讨研究土壤-茶树系统中的微观机制、系统性阐明降雨和灌溉等因素导致的水体传播机制、辨明茶叶品质与茶园土壤中重金属含量之间的关联关系,为茶叶产业的可持续发展提供更为科学的支持。关键词:茶园;土壤;重金属;迁移;污染中图分类号院X53文献标
5、志码院A文章编号院2096-9902渊2024冤08-0040-04Abstract:The pollution of heavy metals in tea garden soil is one of the environmental problems that have attracted muchattention in recent years.With the rapid development of tea industry,the pollution of heavy metals in soil has become an importantfactor restrictin
6、g the quality of tea and the safety of agricultural products.As a kind of acid-loving plant,tea plant has a certainselectivity for the absorption of heavy metals in soil,and this selectivity will affect the content of heavy metals in tea.The study onthe migration and transformation behavior of heavy
7、 metals in tea garden soil is helpful to formulate scientific and reasonable soilmanagement measures and reduce the potential effects of heavy metals on ecological environment and human health.The migrationand transformation of heavy metals in tea garden soil is affected by many factors,including so
8、il factors,plant factors,environmentalfactors,agricultural management and other factors.However,there are still some problems to be solved urgently.Future research candeeply study the micro-mechanism in the soil-tea system,systematically clarify the water transmission mechanism caused by rainfalland
9、 irrigation,and identify the relationship between tea quality and the content of heavy metals in tea garden soil,so as to providemore scientific support for the sustainable development of tea industry.Keywords:tea garden;soil;heavy metal;migration;contaminateDOI:10.20028/j.zhnydk.2024.08.01040-2024
10、年 8 期智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture实验 研究体较高,这主要是由于在红茶的种植过程中施加了化肥和农家肥,导致大量金属元素进入土壤,使土壤重金属含量偏高。绿茶土壤中 Cr 的含量为 1.4277.90 mg/kg,As 的含量为 0.3368.00 mg/kg,不同地区的含量分布差异明显。在贵州黔南地区,Cr 和 As 的含量较高,分别为77.90 mg/kg 和 22.80 mg/kg,这与该地区裸露的碳酸盐有关,同时该地的成土母质为石灰岩,风化形成的土壤重金属含量通常高于其他土壤。而在海南的五指山地区,Cr、As 的含量较低,这归因于该地区工农业相对
11、落后以及良好的生态环境保护,使得该地区土壤受到的重金属污染较小。总体而言,绿茶茶园土壤重金属含量高于红茶茶园。分布于热带地区的茶园土壤重金属含量整体明显低于亚热带地区。由于热带地区的茶园主要集中在一些发展中国家,相对滞后的工农业使得该地区污染较小,重金属含量低。然而,在印度地区,茶园土壤中的 As 含量为 33.97 mg/kg,较其他热带茶园地区更高,主要是由于该地区灌溉水源中含有大量的 As。与国外地区相比,我国的西南、华南、江南和江北茶区的土壤中重金属含量偏高。其中,皖南地区的 Zn、Cu、Pb、Ni 存在明显的地区超标,Cu 含量超过背景值305.92%。西南、华南茶区的土壤重金属状况
12、总体良好,但部分茶区中的 Cd、Hg 和 As 含量超标。表 1不同区域茶园土壤重金属含量2影响茶园土壤重金属污染的因素茶园土壤重金属的空间分布受到诸多元素的影响,如成土母质、土壤类型、pH、有机质和人为因素等。2.1成土母质作为土壤来源的成土母质对于重金属的释放起着重要的作用。研究表明,在有沉积背景或母基岩等沉积岩中观察到高含量的重金属。同时对森林土壤中的 Ca2+和 Mg2+的来源进行分析,发现这 3 种物质主要来源于其母质的风化。并且通过对于人工和野生茶园土壤进行对比研究发现,造成重金属含量差异的主要原因是两者的土壤成土母质不同。2.2土壤类型对于土壤自身而言,不同的土壤类型其所含有的重
13、金属类别和含量差异显著。对于皖南地区,该地区为典型的山地红壤,因此,该地区土壤中含有大量的 Al和 Fe 元素。而对于四川茶区的土壤,发现 As 和 Pb 的含量以黄壤最高,Cd 和 Hg 的含量以黄棕壤最高,并且发现 Ni、As 主要集中分布在紫色土壤中。同时在紫色土中发现其所含的重金属相比较于其他的土壤类型具有极大的空间变异性。2.3土壤的 pH土壤的 pH 是影响重金属空间分布的重要因素。为此,相关学者对中国高原山区茶园土壤中的 pH 与 Cd含量之间的空间分布关系展开研究,发现在酸性土壤中随着 pH 的升高,土壤中 Cd 的流动性降低,从而造成其原位沉淀,Cd 含量偏低。而伴随着 pH
14、 的降低,Cd 的移动性明显得到加强,含量有所上升,并且通过相关性分析,发现 pH 是影响土壤中 Cd 含量的主要因素。并且茶叶中 Mn 的含量与土壤 pH 呈显著的负相关关系。也有学者发现在酸性土壤中 Cd、Cu、Zn 随着土壤 pH 增加而增加。而在碱性的土壤中其重金属含量低,并且主要以碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机结合态和残渣态形式存在。此外,土壤 pH 的变化还会改变土壤的结构、肥力。同时引起电荷特性、吸附、解吸、溶解和沉淀电位等多种因素的变化,对土壤中重金属的分布和含量变化产生巨大的影响。2.4有机质除了 pH,土壤有机质对于重金属的分布也有所影响。一般而言,茶园分布于高山与丘陵地区
15、。土壤受到雨水侵蚀造成有机质普遍偏低,同时缺乏 P、K 等相关mg 窑 kg-1茶叶类型 区域 Cr Ni Cu Zn As Pb Cd 参考文献 红茶 安溪(福建)23.82 7.81 15.25 129.80-46.82 0.35 4 桂林(广西)-28.6 25.5-19.8 1.3 5 贵定县(贵州)37.35-107.31 12.62 33.42 0.47 6 Rize(土耳其)23.04 13.64 39.46 58.44-12.82 0.53 7 印度南部(印度)2.33 37.44-33.97 32.02 15.14 8 绿茶 皖南(安徽)51.8 16.3 21.3 151.
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