田永强， 杨再风， 刘林林， 彭益书， 杨瑞东*

(1.贵州大学 资源与环境工程学院，喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室， 贵州 贵阳 550025； 2.贵州大学 茶学院， 贵州 贵阳 550025)

茶叶是世界三大饮料之一，其色、味清淡适口，茶叶除含有丰富的氨基酸和茶多酚外，还含有一定量的人体必需微量元素Fe、Zn、Cu、Se、Ni等有益成分，人体可以通过喝茶直接摄入微量元素。对于饮用者而言，优质茶不但可以补充营养元素，而且可以减轻精神疲劳和预防疾病。茶叶中有益成分对消化系统、神经系统、血压和心血管功能等有益[1]。但茶叶中有害的微量元素Cd、Hg、Pb、As等含量高低直接影响茶叶的品质[2]。除茶叶品种外，生态环境(如气候、海拔、植被覆盖率等)、地质环境(地层、基岩类型、土壤元素地球化学等)、人类活动(茶叶种植和管理方式、采集、加工、储存等)对茶叶品质也影响很大[3]。而地层、土壤中元素直接影响茶叶中微量元素含量。

贵州是茶叶种植大省，已开展大量的茶叶种植环境研究，包括地层、土壤、茶叶中元素组成等。但作为贵州十大古茶树之乡、中国名茶之乡、中国古茶树之乡的沿河古茶树种植区，尚未开展环境地球化学、茶叶元素组成等研究。因此，以沿河古茶树种植区、茶叶作为研究对象，开展茶叶种植区环境地球化学、茶叶中微量元素组成研究，对开发贵州古茶树资源具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

2020年3月赴沿河塘坝镇榨子村马家庄和大田组共采取基岩样品2件(奥陶系粉砂质泥岩，样品为YanheJY-1和YanheJY-4)、土壤样品6件(YanheT-1，YanheT-2，YanheT-3，YanheT-4，YanheT-5，YanheT-6)、鲜茶1芽2叶样品6件(YanheCY-1，YanheCY-2，YanheCY-3，YanheCY-4，YanheCY-5，YanheCY-6)，取村民制好茶样2件(YanheCY-7，YanheCY-8)。鲜茶样品取样间隔直线距离在400 m以上，每件取200 g左右。土壤样品取样深度为10～20 cm，样重约1 000 g(每个采样点与茶叶采样位置对应)，基岩样品约500 g。将采回新鲜茶叶放入干净锅炉炒干，密封。

1.2 测定方法

岩石、土壤、茶叶元素测试工作在澳实分析检测(广州)有限公司完成。岩石和土壤采用王水、HNO3-HClO4-HF-HCl消解。分析过程中称取2份试样，一份加入王水，在石墨炉上消解，消解完成等待溶液冷却后，于容量瓶中用去离子水定容，摇匀，采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)综合分析。另一份试样采用高氯酸(HClO4)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)和盐酸(HCl)进行消解；蒸至近干后的样品用稀盐酸溶解定容，再用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)分析。根据样品的实际情况和消解效果，综合取值即是最后的检测结果。

2 结果与分析

2.1 研究区基岩中元素的分布特征

沿河县塘坝镇古茶树种植区基岩主要为奥陶系粉砂质泥岩，其13种元素的平均含量为Pb>Cr>Zn>Ni>As>Cu>U>Co>Sb>Se>Mo>Cd>Hg(表1)。其中，平均值大于10 mg/kg的有Pb、As、Cr、Zn和Ni，在1～10 mg/kg的有Cu、U、Co和Sb，其余的Se、Mo和Cd均小于1 mg/kg。

2.2 研究区种植土壤中元素分布特征

研究区土壤所测元素13种，平均含量由高到低依次为Zn>Cr>Pb>Ni>As>Cu>Co>U>Sb>Se>Mo>Cd>Hg(表1)。其中平均值大于10 mg/kg的有Zn、Cr、Pb、Ni、As、Cu和Co，在1～10 mg/kg的有U和Sb，Mo、Se、Cd和Hg均小于1 mg/kg。土壤中元素含量变化与基岩基本对应，说明土

壤中大多数元素继承了基岩中元素的特征。在基岩中元素Pb含量最高，平均59.85 mg/kg，而在土壤中Zn(平均76 mg/kg)含量最高，土壤中Zn含量比基岩大幅提升。而Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu均符合NY 5020—2001无公害茶园环境土壤质量标准规定。

表1 沿河古茶树种植区岩石、土壤元素含量 mg/kg

2.3 研究区古茶树茶叶中元素分布特征

塘坝镇榨子村古茶树茶叶8件，茶叶中Cu、Ni、Zn、Fe等含量及均值如表2所示。

2.3.1 Cu YanheCY-1样品Cu含量最高，为15.9 mg/kg，平均含量为13.56 mg/kg。NY/T 288-2012绿色食品茶叶中规定Cu含量要≤30 μg/g，塘坝镇榨子村古茶中Cu元素含量远低于国家标准。

2.3.2 Ni Ni是人体必需微量元素，人可以通过茶汤直接摄取Ni。YanheCY-7样品含量最高，为14.0 mg/kg，最低为YanheCY-4样品，为6.64 mg/kg。平均含量为10.62 mg/kg。

2.3.3 Zn Zn是人体仅次于铁的第二必需微量元素，被誉为生命的火花，对人体的机理健康有重要作用。正常成年人每天需10～15 mg[4-5]。韩文等[6]研究表明，我国茶叶中Zn含量在22.6～89.3 mg/kg。塘坝镇榨子村古茶Zn含量差异较大(最大值与最小值的差为13.7 mg/kg)，8件样品Zn含量依次为YanheCY-1(46.3 mg/kg)>YanheCY-7(44.6 mg/kg)>YanheCY-8(39.8 mg/kg)>YanheCY-6(39.4 mg/kg)>YanheCY-2(39.1 mg/kg)>YanheCY-3=YanheCY-4(37.9 mg/kg)>YanheCY-5(32.6 mg/kg)。8件茶样的Zn平均含量为39.8 mg/kg，属于富硒茶。

2.3.4 Fe Fe是人体中含量最高的微量元素，其可促进人体血液中的血红蛋白、肌红蛋白和多种酶的形成，还可为人体提供能量。正常人每天需要9～27 mg[7]，中国营养协会则建议正常人每天需铁量为10～15 mg/kg。铁缺乏和缺铁贫血是我国当前面临的最主要公共问题[5]。塘坝镇榨子村古茶树茶叶中铁元素含量为85～146 mg/kg，平均值为106.5 mg/kg。其中，YanheCY-4号茶样含量最高，为146 mg/kg；YanheCY-1号茶样含量最低，为85 mg/kg。8件样品铁含量排序依次为YanheCY-4(146 mg/kg)>YanheCY-6(121 mg/kg)>YanheCY-7(110 mg/kg)>YanheCY-5(109 mg/kg)>YanheCY-8(99 mg/kg)>YanheCY-3(93 mg/kg)>YanheCY-2(89 mg/kg)>YanheCY-1(85 mg/kg)。

表2 沿河古茶树茶叶中元素含量 mg/kg

2.3.5 Cr Cr作为非必需元素，在茶树体内积累到一定程度，超过茶树的生长极限值时，抑制茶树新梢的生长[9]。8件茶叶Cr含量依次为YanheCY-8(0.63 mg/kg)>YanheCY-7(0.39 mg/kg)>YanheCY-2(0.33 mg/kg)>YanheCY-1(0.28 mg/kg)=YanheCY-6(0.28 mg/kg)>YanheCY-4(0.27 mg/kg)>YanheCY-3(0.24 mg/kg)>YanheCY-5(0.22 mg/kg)，均值为0.33 mg/kg。

2.3.6 Pb Pb是一种重金属元素，是对环境污染最严重污染物之一，对人体的伤害非常严重，特别是神经系统最易受损，还可对人体的消化系统、免疫系统、造血功能造成危害，并有致癌作用[10]。茶叶Pb含量最高为YanheCY-4(0.583 mg/kg)，最低是YanheCY-1(0.244 mg/kg)，含量排序依次为YanheCY-4(0.583 mg/kg)>YanheCY-6(0.352 mg/kg)>YanheCY-7(0.338 mg/kg)>YanheCY-5(0.334 mg/kg)>YanheCY-2(0.323 mg/kg)>YanheCY-8(0.268 mg/kg)>YanheCY-3(0.259 mg/kg)>YanheCY-1(0.244 mg/kg)，平均为0.337 6 mg/kg。Pb含量≤5 mg/kg，属于干净茶。

2.3.7 Hg Hg含量过高影响茶叶生长和品质，还会随茶汤进入人体，使体内具有重要生物活性的酶和基因功能活性受影响，阻碍了细胞正常的生物活性和生成代谢，最终导致细胞变性和坏死。塘坝镇榨子村古茶树茶叶中Hg含量最高是0.004 mg/kg，含量依次为YanheCY-4=YanheCY-3=YanheCY-6=YanheCY-8(0.004 mg/kg)>YanheCY-1和YanheCY-7(0.003 mg/kg)>YanheCY-2和YanheCY-5(0.002 mg/kg)，平均为0.003 3 mg/kg。

2.3.8 Co Co作为人体必需的微量元素，正常成人日需摄入量应该为0.02～0.03 mg[11]。塘坝镇榨子村茶叶中含量最高的为YanheCY-5(0.358 mg/kg)，最低为YanheCY-2(0.079 mg/kg)，8件样品Co含量依次为YanheCY-5(0.358 mg/kg)>YanheCY-4(0.174 mg/kg)>YanheCY-7(0.171 mg/kg)>YanheCY-8(0.151 mg/kg)>YanheCY-6(0.135 mg/kg)>YanheCY-3(0.129 mg/kg)>YanheCY-1(0.083 mg/kg)>YanheCY-2(0.079 mg/kg)，平均值为0.16 mg/kg。

2.3.9 Mo Mo元素最高的是YanheCY-4和YanheCY-1，均为0.04 mg/kg，Mo含量依次为YanheCY-4=YanheCY-1(0.04 mg/kg)>YanheCY-2=YanheCY-3(0.03 mg/kg)>YanheCY-5=YanheCY-6=YanheCY-7=YanheCY-8(0.02 mg/kg)，平均值为0.027 5 mg/kg。

2.3.10 Se Se是人体必需微量元素之一，具有抗癌症、抗衰老、调和各种功能等作用。YanheCY-4Se含量最高，为0.10 mg/kg，最低是YanheCY-5、YanheCY-7、YanheCY-8，均为0.04 mg/kg，YanheCY-3为0.06 mg/kg、YanheCY-1、YanheCY-2、YanheCY-6均为0.05 mg/kg，平均值为0.04 mg/kg。

2.3.11 稀土元素 稀土元素具有抗炎杀菌，烧伤治疗、抗癌作用、参与免疫系统，降低血糖等作用。8件古茶样品，测试主要稀土元素La、Ce、Sc、Y(表3)，所测4种稀土元素含量最高为YanheCY-4(0.828 mg/kg)，其余依次为YanheCY-3(0.706 mg/kg)>YanheCY-5(0.673 mg/kg)>YanheCY-2(0.550 mg/kg)>YanheCY-6(0.524 mg/kg)>YanheCY-1(0.487 mg/kg)>YanheCY-8(0.392 mg/kg)>YanheCY-7(0.340 mg/kg)，平均含量为0.562 5 mg/kg。

表3 沿河古茶树茶叶主要稀土元素含量 mg/kg

根据NY 659-2017，茶叶中Cr、Pb、Hg、Co、As、Cd限量规定：茶叶中Cr、Pb含量≤5 mg/kg、Hg含量≤0.3 mg/kg、Cd含量≤1 mg/kg、As含量≤2 mg/kg。沿河古茶树茶叶中上述元素含量均符合NY 659-2017质量要求。

3 结论与讨论

研究区种植土壤中有益元素含量高，潜在有害元素含量低，能为古茶树生长提供较好的生长环境。茶叶中元素主要来源于土壤，而土壤中元素含量又受基岩控制。茶叶中的无机组分是由非金属元素C、H、O和N形成的碳水化合物和其他元素Ca、Mg、P、K、Fe、Si、Al、Zn、Cu、Mn、Mo等组成，并参与茶叶活性酶、叶绿素等物质形成和转化，是影响茶叶生命活动的主要组分[12-13]。其中除C、H、O三者来自于大气，其余养分主要来源于土壤供应。因此，土壤元素含量变化也会影响茶叶中元素含量，而研究区土壤有益元素Zn、Cu、Ni等含量较高，潜在有害重金属含量均符合《NY 5020-2001》无公害茶园环境土壤质量标准。

研究区古茶树茶叶中Cu、Ni、Zn、Fe、Mo、Se及稀土元素含量都较高，茶叶泡制的茶汤中元素浸出可为人体补充营养元素。研究中发现，YanheCY-4号样品中有益元素Fe、Zn、Se、Mo等含量较高，而该样品采样于塘坝镇榨子村古茶树1号，估计其与茶树年龄有关，有待进一步研究。

综上，沿河古茶树种植区基岩和土壤中重金属含量均低于国家标准，古茶树茶叶含有丰富的有益元素，潜在有害重金属元素含量低，属于生态茶、健康茶。