基于XRF技術下茶葉種植土壤重金屬檢測及污染評估

張治國

（北京師范大學珠海分校，廣東珠海 519087）

我國作為世界上最大的茶葉生產國、出口國和消費國，應該在茶葉的生產上做好模范作用[1]。據調查，截至2016年底，我國茶葉種植面積為大約為5000萬畝，茶葉年產量為227.8萬噸，其中國內銷售額為157萬噸。毫無疑問，我國茶葉聲譽極佳，生產和消費目前在世界排名第一。隨著“茶健康”觀念的推廣和茶文化思維研究的深入，茶產品的質量越來越受到重視。

目前來看，中國茶葉的整體上質量和安全狀況都比較良好，但是也依然存在很多安全隱患，而且局部不穩定經常發生，究其原因，是土壤重金屬污染和種植不合理造成的。為了從根本上提高茶產品質量和安全系數，必須對調控污染方面的相關科學技術進行了解分析，得出措施和策略并進行探討[2]。就目前來看，XRF技術是最為穩妥的，即識別技術的X射線熒光技術鑒定茶受到重金屬污染源的方法。為此，我們需要收集X射線熒光光譜，對其進行試驗分析并提取主要成分。得到數據后在進行統計分組，計算出每個樣本的主要成分以及整個樣本集合的平均值，然后對污染程度進行評估，致力于緩解重金屬污染問題。

1 目前茶葉種植面臨的污染問題

1.1 非重金屬污染

目前市面上的茶產品種類豐富多樣，其生長環境的土壤也各不相同，面臨的主要污染差別不大，分為兩種污染類型，一種是重金屬污染，例如鐵、汞鋅等，另一種是非金屬污染，比如農藥殘留物和病蟲害等。農藥殘留和病蟲害污染部分占目前茶葉質量和安全性的80%左右，也應該引起高度的重視，因為茶葉農藥是常見的，任何農作物都需要經過消毒才能提高存活率，雖然農藥一般殘留濃度比較低，但如果長期接觸這些農藥殘留物，毒素無疑會積累起來，長期如此對人體健康的影響不能低估。由于越來越多的人民群眾對健康越來越關心，社會上也倡導健康綠色食品，所以現在農藥殘留標準非常嚴格，即便如此，農藥殘留仍然是中國茶葉質量安全問題所面臨的最重要的問題之一。對此，有關部門要加強生產區環境監測，進一步改善茶園生態環境，加強生態防治技術。

1.2 重金屬污染

現存的重金屬元素大約有40種，據相關數據報道，重金屬的溶解性和耐久性都比較頑強，一般不易溶解，而且周期較長，對土壤的污染強度很大。眾所周知，重金屬可以通過污染農作物而使毒素殘留在農作物體內，進一步輸入到農作物的果實和葉子上，影響農作物質量和產量的同時還要進一步影響污染土壤。人體需要攝入一定量的金屬才能保證血液循環和心率正常，但是重金屬含量超標，則會嚴重影響人類的正常生理活動。

茶園土壤中污染情況的調查研究重點對象是重金屬的污染情況，我們需要對重金屬的污染情況進行了解，然后做出污染分析和數據報告，最后做出重金屬綜合污染對茶葉的影響并且得出解決對策，為廣大的茶園種植區域提供借鑒意義[3]。我國目前科技力量還比較薄弱，但一直在堅持科學研究和技術滲透，致力于發現更好的解決方法。據XRF技術分析，普通茶葉健康標準是極高的，主要不是在金屬元素的分布規律上，而是在金屬元素的含量多少的限制下。對于重金屬的含量，有必要做好進一步研究并且一定要開發相關標準，通過雙重方式保證茶葉的質量和安全。

2 XRF技術的引用

XRF是目前行業內的先進標準技術，原理是使用XRF光譜儀中的光管對準目標樣品，啟動儀器，激發生物樣品中的元素，對這些元素進行數據的分析統計。通過這種方式，能夠分離出茶產品中的有害物質，也能得出重金屬含量在茶產品中的毒害比例，借此對茶產品的污染度數進行檢測，然后進一步做好污染評估報告。另外，茶產品種植人員和相關專家組需要明白，茶產品體內和土壤的重金屬含量和農作物的種植密度有很大的關聯。根據相關資料和數據報告，不難得知，植物中微量元素的分析可歸因于其起源和種類。

檢測原理是利用波長和色散的原理，使用X射線熒光法對觀察組和對照組的15種紅茶中31種礦物元素進行定量測定，當然，必須記錄好精確的數據結果。同時，需要不斷對實驗結果進行對比，通過聚類分析區分出每一種的細微不同，然后追溯這15種茶葉的起源和產地特征，對其進行研究。

XRF技術需要分散光譜晶體以方便操作，在分散光譜晶體之后，有許多事項是必須注意的，比如，儀器要保持高度清潔，以避免一般污染物影響實驗操作，最后致使實驗誤差的出現。一般來說，所選擇的檢測器必須以特定的角度確定來對樣品進行檢測，同時要比對各種元素的含量是否科學合理。為了避免不必要的誤導因素和實驗的巨大誤差的出現，同時也為了減少這些影響，實驗組所選擇的校準樣品必須同時滿足清潔和具有與待分析樣品相似的類型這兩個條件。

3 引入技術后土壤重金屬檢測及污染評估

3.1 重金屬檢測情況

3.1.1 實驗測量

實驗的天氣條件有一定的限制，為了避免實驗誤差太大，最好在天氣晴朗的日子進行實驗。要求空氣干燥的程度適中（溫度一般在20℃～30℃左右，空氣濕度一般在25%～55%最好）?？諝鈼l件合適之后，就是收集土壤樣品，對收集土壤樣品也有一定的條件限制，土壤質量應該由一定的可見程度，其次除去土壤可見的侵入性和粗有機物質等雜質。其中，土壤不能含有太多雜質，具體的含雜質數據可見一定的統計數據[4]。在土壤的收集中，不需要刻意的分離金屬含量，區號土壤樣品，通過XRF技術測量土壤中各種重金屬的含量并記錄好Cu、Zn、Cd等重金屬通過3510原子吸收分光光度的數據，對相關金屬元素進行測定。這樣的測量準確度很高，具有很大的借鑒意義。

3.1.2 數據分析

得到相應數據之后，對茶園總體面積進行測量，通過一定的比例可得出茶園單位面積內的重金屬含量。通過重金屬在單位面積內的土壤中所占的比例，可知土壤pH值為4.06～5.80，呈弱酸性。根據茶的生長資料可知，茶適合生長在酸性土壤中，特別是弱酸性土壤環境，而測量出得土壤環境一般適合茶樹正常生長。根際測量出得土壤pH值低于非根際土壤pH值，所以酸性還略低，其中土壤電導率在44.91～77.09μS·cm-1之間，查閱相關數據報告，不難得知，樣品土壤電導率略高于非根際土壤。

3.2 污染評估

分析數據并記錄好實驗前后的對比，做好相應的實驗報告，然后對茶葉種植區域土壤重金屬檢測的情況進行評估。根據對比，我們得知在土壤中，茶葉根部的土壤中Ca的溶出量基本沒有太多變化，反而是老葉略高于新片，這就說明，許多應有的重金屬元素已經被茶葉的根莖葉吸收了，所以在土壤中重金屬的含量較少。在許多茶園的實驗報告書上，我們都可以得知，一般Mg的含量高于非茶葉種植區，而且對于這種金屬元素，茶葉的葉片和根部的溶解度比較接近。根據實驗分析和數據比對，不難得知，在取出的土壤樣品中，銅在實驗準備的溶液中幾乎溶解了。對于重金屬Zn來說，許多時候在一定溫度下年輕葉子的溶解一般比老葉子明顯。在研究重金屬錳時，不難發現，錳是在采礦區溶解的茶葉遠遠高于其他茶園區域的，在錳金屬含量多的土壤環境里，一般情況下，老葉通常高于幼葉。

此外，為確保習慣喝茶人士的身體健康，要對茶葉的質量和安全做嚴格把關，做好相關數據監測的同時，首先應從茶葉來源開始監測，其次再去檢測土壤問題。一般情況下，茶園不宜生產有毒廢水，而且茶園的分布嚴格盡可能遠離廢水、廢氣的排放方向，要保證相關廢氣和廢礦業企業的排污能力達標，以此保證綠色經濟的循環增長和人體健康。

4 結語

近年來，茶葉種植給我國經濟水平的提高做出了巨大貢獻，但是從長遠角度看，不能只追求經濟效益，須得加強環境建設，同時提高相關工作人員的素養，培育其綠色經濟意識。在每一次采摘茶葉時，最后也記錄好產量和種植面積，與茶葉生產、加工、管理過程對比，尋找不符合客觀事實的數據并分析其存在的愿意。在測量過程中，對運用XRF技術所測量出來的數據應詳細記錄，以此保障產品安全。這種辦法是建立產品追溯體系的前提，既可以提高產品質量，還利于保障茶產品購買者的飲用安全，同時也是保證茶葉產品質量的重要組成部分。對于茶葉種植園區來說，農藥的使用情況也應該做好相應記錄，材料也應保存以待考察。對于金屬產品的投放一定要合理，避免重金屬造成的土壤污染，同時應該盡量避免使用化學農藥產品，藥物殘留不僅抑制植物生長，對人體健康也是有百害而無一利。

[1]陳宗懋．我國茶產業質量安全和環境安全問題研究［J］．農產品質量與安全，2011(3):5－7．

[2]謝忠雷，邱立民，董德明，等．茶葉中氟含量及其影響因素［J］．吉林大學自然科學學報，2014(2):81－84．

[3]林躍勝,方鳳滿,魏曉飛.皖南茶園土壤重金屬化學形態及其生物有效性.水土保持通報,2014,34(6):59-63.

[4]楊明太,陳錦華,高戈,等.能量色散X熒光方法測定茶葉中的微量元素[J].核電子學與探測技術,2013,14(7):230-233.