恩施富硒茶叶中Se含量与对应土壤_省略_及重金属元素As_Cd_U的关系_李慧

（ 中国地质大学 a． 材料科学与化学工程学院； b． 生物地质与环境地质国家重点实验室，武汉 430074）
摘 要： 采用氢化物 － 原子荧光分光光度法（ AFS） 对恩施芭蕉地区玉露茶园不同坡度的茶叶、土壤样品中的 Se 及重金属元素
Cd、U 的质量分数分别进行了测试。研究了恩施富硒茶叶中的 Se 与 As 质量分数的关系以及其 Se 质量分数与其种植土壤中的 Se
消； 然后在设定温度为 150℃ 的控温电热板（ EG20A
plus） 上消解至澄清后取下，放置至室温，移入 50 mL
的比色管中，加入 5． 00 mL 50% 的 HCl，在 100℃ 的
沸水浴中还原 30 min 后，用 10% HCl 定容至刻度
线。
2． 3 Se 和 As 质量分数的检测
本实验参考国标用氢化物 － 原子荧光分光光度
中图分类号： X142
文献标志码： A
文章编号： 1000-7849（ 2011） 03-0103-05
湖北省恩施土家族苗自治州是迄今发现的中国 第一大富 硒 区，恩 施 市 被 誉 为“中 国 硒 都 ”［1-2］。 但 其地表的地质地理分布极不均匀，分为富硒地区、非 富硒地区； 而富硒地区又可以分为富硒中毒区和富 硒非中毒 区［3］。 笔 者 拟 通 过 对 恩 施 典 型 农 业 活 动 区域芭蕉地区、双河鱼塘坝矿区以及利川地区的比 较，选取富硒非中毒区芭蕉侗乡灯笼坝村玉露茶园 不同坡度的茶叶样品及其种植土壤作为研究目标， 通过采用 AFS 法测定茶叶样品及其种植土壤样品 中 Se 和 重 金 属 元 素 Cd、U 质 量 分 数。从 茶 叶 w （ Se） 与土壤 w（ Se） 以及与茶叶中重金属元素砷的 关系入手，探讨硒在土壤和茶叶中的迁移规律及其 对 As 的影响，浅析富硒茶叶的最佳种植条件，旨在 为富硒茶叶的开发与研究提供依据。
设定温度 /
℃ 110 150 185
保持时间 /
min 6 8 10
液移入比色管，在 100℃ 的沸水浴中加热 30 min，使
之充分还原后用 10% HCl 定容至刻度线。 2． 2． 2 土壤样品的消解
土壤样 品 按 国 标 法 采 用 电 热 板 加 热 进 行 消 解［10-11］。称取 0． 25 g 土壤样品于 50 mL 的聚四氟 乙烯坩埚中，加入 4． 00 mL 混合酸（ HNO3 ∶ HClO4 体积比为 4∶ 1） 和 4． 00 mL 的 HF，放置 12 h 进行冷
在恩施芭蕉茶园种植区采取 15 个样品，忽略平 表 3 茶叶标准中 Se 质量分数的测量误差
Table 3 Measure error of Se in tea standard
标准物质样号 茶叶 GBW10016
Se 标准值
Se 测量值
w /10 － 6 B
0． 098
0． 104
误差 /% 6． 122
法测定样品中 Se 和 As 的质量分数。采用北京普析
通用仪器有限责任公司的 PF6 多道原子荧光分光
光度 计 进 行 检 测。 根 据 文 献 报 道 及 仪 器 推 荐 值［12-14］，设定工作条件如表 2 所示。
表 2 原子荧光分光光度计设定的工作条件
Table 2 Working conditions for the atomic fluorescence spec-
图 1 研究区示意图 Fig． 1 Sketch of the study area
收稿日期： 2010-09-12 作者简介： 李 慧（ 1986— 通信作者： 魏昌华（ 1960—
编辑： 刘江霞 ） ，女，现正攻读分析化学硕士学位，主要从事环境分析化学方向的研究。E-mail： lhcxhtj@ 126． com ） ，男，副教授，主要从事食品化学元素检测方向的研究。E-mail： chwei1000@ 163． com
图 2 茶叶样品和对应的土壤样品中 Se 质量分数的对比图 Fig． 2 Content of Se in the tea and corresponding soil
从图 2 可以看出： 随着土壤中 w（ Se） 的上升，茶 叶中 w（ Se） 呈现出先上升后下降的趋势。当土壤中 的 w（ Se） = 0． 911 mg / kg 时，茶叶中的 w（ Se） 达到 最大值 0． 248 mg / kg。
由以上分析可以得出土壤中 w（ Se） 过低或过高 都会影响茶叶中的 w（ Se） 。这与方兴汉等［15］用亚 硒酸钠溶液处理茶树得出低质量分数硒（ 0． 05 ～ 0． 1 μg / g） 对茶树生长有促进作用，但是土壤施硒（ 5． 67 mg / cm2 ） 使茶叶减产约 20% ，对提高茶叶中硒 含量效果不明显的结论是一致的。
的 w（ Se） 达到最大值 0． 247 mg /kg。研究了茶叶中 w（ Se） 和 w（ As） 的关系，认为 As 对 Se 存在拮抗作用； 分析了土壤中金属元素
Cd、U 对茶叶中 w（ Se） 的影响，得出二者对茶叶中的 Se 没有直接影响关系的结果； 最后探究了富硒茶叶的最佳种植条件。
关键词： 茶叶硒； 土壤硒； 茶叶砷； 种植条件； 恩施
1 研究区概况
选取 位 于 湖 北 省 西 南 部，地 处 湘、鄂、渝 三 省 （ 市） 交汇处的恩施土家族苗族自治州的芭蕉侗乡 灯笼坝村、双河鱼塘坝矿区、利川市谋道镇长平区为 研究区，总面积约 2． 4 万 km2 。区内土壤 w（ Se） 因 不同母岩出露区变化较大，泥质页岩、石英砂岩成土 的地区 w（ Se） 一般不高。但若夹有富硒黑色岩系出 露，也可形成范围较窄的高硒区，而不含富硒黑色岩 系的成土母岩区，则不形成高硒区［4-5］。研究区中双
As 280 30 30 8 600 800 峰面积
测量方式
标准曲线法 标准曲线法
3 土壤中重金属元素与茶叶中 Se 的 关系
3． 1 实验误差和标准偏差
本实验 的 误 差 控 制 方 法 采 用 茶 叶 国 家 标 准 （ GBW10016） 样品的标准值与仪器实际测量值进行 比较，得出本实验测量的误差。误差和标准偏差如 表 3 所示。本实验的误差小于 10% ，根据标准物质 4 次测量结果可得标准偏差小于 5% ，说明本实验的 测量结果真实可靠。 3． 2 茶叶样品与对应土壤样品中 w（ Se） 的关系
trophotometer
仪器工作条件参数 光电倍增管负高压 / V 空心阴极灯电流 / mA 辅阴极电流 / mA 原子化器高度 / mm 载气（ Ar） 流量 / （ mL·min － 1 ） 屏蔽气（ Ar） 流量 / （ mL·min － 1 ） 读数方式
Se 280 30 30 8 600 800 峰面积
行样，一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ调查了 8 个不同地点的茶叶样品中 Se 的
第3 期
李 慧等： 恩施富硒茶叶中 Se 含量与对应土壤中 Se 及重金属元素 As、Cd、U 的关系
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质量分数。这 8 个地点分别为： 玉露 1 号茶园下部 （ BJ01-D-T） 、玉露 1 号茶园上部（ BJ01-L-T） 、玉露 1 号茶园中部（ BJ01-C-T） 、玉露 3 号茶园上部（ BJ03NW-T） 、玉露 3 号茶园中部（ BJ03-C-T） 、玉露 3 号茶 园下部（ BJ03-SE-T） 、4 号无坡茶园上部（ BJ04-NWT） 、4 号无坡茶园中部（ BJ04-C-T） 。不同茶叶样品 中 Se 质量分数测量值和对应土壤样品中 Se 质量分 数的测量值的对比结果如图 2 所示。
待消解完成后，将消解液移入 25 mL 的比色管 中，用 5． 00 mL 50% 的 HCl 清洗消解罐内壁，清洗
表 1 微波消解系统设定的工作条件
Table 1 Working conditions for microwave
序号
1 2 3
爬坡时间 /
min 8 8 8
压力设定 /
MPa 1． 6 1． 6 1． 6
质量分数和重金属元素 Cd、U 质量分数的关系，旨在为恩施富硒茶叶的种植提供依据。研究表明： 在 w（ Se） 为 0． 40 ～ 1． 50 mg /kg
的范围内，随着土壤中 w（ Se） 的上升，茶叶中的 w（ Se） 呈现出先上升后又下降的趋势，并在土壤 w（ Se） 为 0． 911 mg /kg 时，茶叶中
络合素的影响都会影响茶叶对土壤中硒的吸收。在 一定的条件下，络合素对土壤中有效态硒的吸收会 随着硒含量的增加而增加并达到一个平台值，之后 土壤中过多的硒会抑制植物络合素发生作用而使茶 叶中硒含量下降［21］。 3． 3 茶叶中 w（ As） 与茶叶中 w（ Se） 的关系
实验中同时测定了茶叶中重金属元素 As 的质 量分数，测定采用了氢化物 － 原子荧光分光光度法， 采用 5% 的硫脲 － 抗坏血酸进行还原［7］。仪器的测 定条件如表 2 所示。茶叶中 w（ Se） 和 w（ As） 的对比 测定结果如图 3 所示。图 3 中横坐标的样品号按 Se 含量的高低进行排列。
2． 2． 1 植物样品的消解
植物样品采用微波消解法进行消解： 称取 0． 25 g 植物样品于聚四氟乙烯消解罐中，先后加入0． 50 mL 的 H2 O2 、2． 00 mL 的 HClO4 和 6． 00 mL 的蒸馏 水。本实验采用美国 CEM 公司的 MARS5 微波消解 系统。根据文献及仪器推荐值［7-9］，设定仪器条件如 表 1 所示。
河鱼塘坝矿区，距恩施市城东南约 80 km（ 30°10'45″ N，109°47'44″E） ，该区出露的二叠系碳质硅质岩地 层中蕴藏着丰富的硒矿，1987 年地质勘探证实为中 国发现的唯一独立硒矿床［6］，属高硒地区； 芭蕉侗 乡灯笼坝村距恩施市中心 21 km，全村平均海拔 600 m，属富硒地区； 利川市谋道镇长平区地处鄂西南边 陲，距离恩施市中心约 55 km，属非富硒地区。具体 位置如图 1 所示。