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1、第27卷 第1期 2008年 1月环 境 化 学 ENV I RONMENTAL CHEM ISTRYVol . 27, No. 1 January 20082007年7月7日收稿.3 通讯联系人,Tel: 023268250484, E2mail:jzhzhangs wu1edu1cn茶叶中重金属的残留与累积的动态特征茶叶中有毒重金属元素(如Cu、Pb、Cr和Cd等)超标,不仅影响茶叶口感,降低其营养价值和品质,而且威胁人 体健康 1本文通过水培试验,以培养时间和添加重金属浓度水平为尺度,研究重金属在茶叶中的残留和累积动态特征.1 茶苗的培养和样品测定茶树培养标准营养液与重金属浓度的处理水平
2、见表1与表21表1 茶树培养标准营养液配方元素来源物分子式浓度/mgl- 1元素来源物分子式浓度/mgl- 1铵态氮(NH4)2SO430BH3BO3011硝氮态Ca(NO3)24H2O10MnMnSO4H2O110PKH2PO4311ZnZnSO47H2O011KKH2PO4, K2SO440CuCuSO45H2O01025CaCa(NO3)24H2O, CaCl230MoNa2MoO44H2O0105MgMgSO47H2O25AlAl2(SO4)318H2O1018FeFe2EDTA0135表2 重金属的处理水平及来源/mgl- 1处理元素/来源物分子式Cd/Cd (NO3)24H2OCr
3、/K2Cr2O7Cu/CuSO4Pb/PbCl2对照(CK)000012150121515012152525300253715371545037154105060050茶叶中重金属限量值/mgkg- 115605茶苗的预培养 茶苗为 “ 平阳特早 ”(一年生) ,采自重庆茶叶研究所 1将大小、株高相近的茶苗在清水中饥饿 处理一周,在容积为5 L的塑料桶里加入2 L纯营养液(pH值610,见表1) , 2 L去离子水,每桶定植4株,预培养3 个月 1培养期间每周更换一次营养液,每天定时通气,定期观察各处理植株的生长情况 1水培实验 在培养液中加入不同处理浓度的重金属离子混合液(见表2) ,设置5
4、个浓度处理,每个处理重复2次.每桶加入3 L纯营养液, 1 L重金属处理溶液,对照(CK)则用1 L去离子水代替重金属处理液 1采样和重金属测定 在不同处理条件下培养茶苗,培养时间分别为10, 15, 20和30 d1采集茶苗的根、茎和嫩叶 三个部位样品,用去离子水冲洗干净,在干燥箱中80左右烘干杀青34 h,取出后用玻璃研钵磨碎,混合酸(HNO32HClO4)浸提,远红外消煮炉上消煮,定容,原子吸收分光光度法(AAS)测定茶苗样品中的重金属含量 12 茶苗不同部位吸收累积重金属的差异表3给出了茶苗培养20 d后各部位重金属的含量 1由表3可以看出,茶苗各部位中重金属的含量均随水培液中重金属加
5、入量的增加呈升高趋势 1与对照相比,处理1中茶苗根部Cr含量增加近58倍,茶叶中Cr含量只增加3倍,叶 片中Cr增加量仅为根部增加量的511% ,而茎部Cr含量增加4倍左右;处理2中茶苗的根、茎和叶中Cr含量分别为 对照的86倍、6倍和5倍左右,叶片中Cr增加量仅为根部增加量的518%;处理3中茶苗根、茎和叶的Cr增加量分 别为对照的119倍、6倍和5倍,叶片中Cr增加量是根部增加量的412%;处理4中根、茎和叶中Cr增加量分别为对照的122倍、16倍和15倍,其中叶片中Cr增加量仅为根部增加量的12%1Cd、Cu和Pb三种重金属在茶苗各部位的 吸收累积也有类似的变化趋势,即累积顺序为:根茎叶
6、 1结果表明,四种重金属在茶苗体内的活性均较低,大部分被根部吸收固定,向地上部转移的量比较少,其中以Cr 元素的活性最低,重金属从根部向叶片的平均迁移量仅为6%左右,说明茶苗的根最易受到重金属的毒害,但它可为124 环 境 化 学27卷重金属向地上部分转移提供良好的缓冲屏障 1表3 茶苗不同部位对重金属的吸收累积量元素添加量/mgl- 1茶苗各部位重金属含量/mgkg- 1根茎叶元素添加量/mgl- 1茶苗各部位重金属含量/mgkg- 1根茎叶Cd0 (CK)21505100715010102105561664117718991011451192414261866197013511721192
7、21403151Pb0 (CK)1215251037155010216314122018221727141134816014111715271801144149121616162214Cr0 (CK)121525103715501031451981429714410164221511004115614361321517601451184213921987101Cu0 (CK)1503004506003183478125271353216633131176981791001915810230140150741179119918101193 重金属在水培液 2 茶叶体系中的迁移特征茶苗培养30d后
8、茶叶中重金属含量以Cu为例,从处理1到处理4,随着外加Cu浓度的逐渐增加,茶苗叶片Cu累积量从7411 mgkg- 1增加到10119 mgkg- 11采用一元线性回归拟合数据表明,茶叶中重金属累积量(y)与水培液中重金属加入量( x)之间呈明显的线性关系.Cu:y= 17101x+ 5117(n= 4, R2= 019361);Pb:y= 5178x- 0141(n= 4, R2= 019818);Cr:y= 1161x- 0147(n= 4, R2= 017824);Cd:y= 0150x+ 0148(n= 4, R2= 01994)1浓缩系数分别为: Cu, 17101;Pb, 5178
9、; Cr,1161; Cd, 0150,表明茶叶对四种重金属的吸收累积能力大小顺序为: Cu Pb Cr Cd1在重金属的作用下,一方面植物应激产生保护作用,通过加速生理生化活动,产生大量的代谢产物与重金属结合以解毒,这是植物的适应性反应;另一方面,激活的代谢系统加速了重金属的进入,反过来抑制植物的代谢活动,对植物产生毒害作用 1重金属浓度过大,会影响茶苗的正常生长 1在本研究的重金属处理水平范围内,茶叶对四种重金属的吸收量都随水培液中加入重金属浓度的增加而增加 14 重金属在茶叶中累积的动态特征同一浓度的外源重金属处理下,不同培养期茶叶中重金属累积呈现出一定的动态变化特征 1以培养时间为横坐
10、标,茶叶中重金属累积量为纵坐标作回归分析可知:茶叶中四种重金属含量随培养时间的增加均有不断增加的趋势,二者之间呈现一定的正相关关系 1以茶叶中Cu的含量为例,从培养10 d的1215 mgkg- 1增加到培养30 d的7411mgkg- 1,呈现出明显的增长趋势 1茶叶中其它三种重金属也有类似的变化趋势 1但是,随着培养时间的增加, Cu和Pb在茶叶中的增加幅度较大,而Cd和Cr的增加幅度较小 1说明Cu和Pb两种元素在茶苗体内的吸收累积能力较强,并且茶苗对Cu元素的耐受能力最强 1其原因是茶叶对四种重金属的吸收累积能力不同,并且重金属在茶苗体内的运输能力也有差异 1随着培养时间的增加,茶叶对
11、水培液中四种重金属的吸收量都有不同程度的增加,茶苗根、茎对重金属的吸收也呈现相似的变化趋势 1结果表明在培养期内茶苗的各种生理机能基本上没有受到影响,仍对重金属有吸收和累积能力 1综上所述,茶苗各部位对四种重金属的吸收累积呈自下而上递减的趋势:即根茎叶 1当茶苗受到重金属污染时,大部分重金属被根部吸收固定,向上迁移的量较少 1随着水培液中加入重金属浓度的增加,根、茎和叶三个部位的重金属吸收累积量显著增加,呈一定的正相关关系 1四种重金属在茶叶中的迁移累积顺序为: Cu Pb Cr Cd,其中茶叶对Cu的耐受能力最强 1随着培养时间的增加,茶叶中重金属累积量与培养时间之间呈一定的正相关关系 1李 云1杨 兵2张进忠1, 33童华荣4(1西南大学资源环境学院,重庆, 400716; 2 重庆化工职工大学,重庆, 400020; 3 重庆市农业资源与环境重点实验室,重庆, 400716; 4 西南大学食品科学学院,重庆, 400716)
