尺度春天茶树经一个冬季

9、区域茶叶采收时间的尺度影响

分析近几年春、秋茶叶样品结果可知，品化茶叶中铅的学性献率含量水平在1.64mg/kg～2.96mg/kg之间，平均值为2.39mg/kg上0.28mg/kg按整个产茶量进行测算，污染该茶叶中铅的源贡超标率春茶为90%，秋茶为60%，估算平均为72%。技术茶叶中铅污染的区域分布特征在时间上表现为：春茶中铅的含量高于秋茶。这个可能与茶树通过叶面吸收铅废气在体内富集有关。尺度春天茶树经一个冬季，品化体内富集的学性献率铅含量较多因而抽出的新叶铅含量高，而夏季富集时间短，污染体内铅含量相对较低，源贡因而秋茶叶铅含量低。估算

10、环境迁移途径

重金属在地表环境中的迁移形式是多种多样的，按照迁移介质的不同可分为三种基本类型。第一种是气态迁移，气溶胶形式迁移是近代人类工业生产活动废弃物排放引起的重要形式之一；第二种是水迁移，元素可以真溶液和胶体溶液随土壤水、地表水地下水、裂隙水、岩石孔隙水等进行迁移；第三种是生物迁移，即重金属通过生物体的吸收代谢生长、死亡等过程实现迁移，其与生物种属的生理、生化和遗传变异等作用有关。另外，还存在固体和悬浮胶体吸附铅在水体中迁移的现象。由于迁移介质的酸碱度受许多因素影响会发生变化，这对元素（特别是Hg，Cd，Pb，Zn等重金属）的迁移和再沉淀有明显的影响。这儿种元素具有很强的亲硫性，也具有亲氧性，在较低的pH下发生水解。

（三）可能污染源取样与同位素分析

本文以杭州梅家坞西湖龙井茶的铅来源为例进行描述。可能导致西湖龙井茶叶铅污染的污染源，及污染途径分析如下：铅同位素测试样品包括杭州钢铁厂的矿石、杭州钢铁厂燃煤飞灰萧山电燃煤及飞灰、半山电厂的燃煤及飞灰、浙江大学燃煤及飞灰、0#汽油、90#汽油、93#光油化学肥料、大气降尘和土壤。各可能污染源的铅同位素分析结果见图5-2。

1、汽车尾气和燃煤飞灰

汽车尾气铅同位素特征具有低206Pb/207Pb，208Pb/207Pb值，而燃煤飞灰铅同位素特征位于206Pb/207pb、208Pb/207Pb值的高端，常利用这种特征来区分其他污染源。汽车尾气铅同位素特征值的高端与燃煤飞灰的低端在距茶叶铅同位素特征最接近的地区出现部分重叠，说明两者对茶叶铅污染都有贡献。同时两者同位素特征也覆盖了很多其他类型样品，包括茶叶、大气降尘和土壤，说明杭州汽车尼气和燃煤飞灰是杭州地区环境铅的主要贡献者。

汽车尾气铅同位索分布及燃煤飞灰铅同位素分布变异均比较大。不同型号的汽油铅同位素组成不同，如果汽油都来源同一个公司，铅同位素应该会比较稳定。对于燃煤就比较复杂，不同的居民，不同的企业燃煤来源都不同，即使同一企业不同批次购进的煤也不尽相同。铅同位素溯源的前提是在一定时间需要一个比较稳定的铅同位素特征值，因此定期对汽车尾气及燃煤飞灰铅同位素特征进行监测是必要的。

2、杭钢矿石

杭钢铁矿石及铅锌矿石铅同位素特征分布比较集中，变异系数较小，具有较低206Pb/207Pb值，从图5-2可以看出能明显区别与汽车尾气铅同位素特征。该分布远离茶叶铅及土壤铅同位素特征分布，说明对茶叶及土壤贡献很少。

3、土壤

茶园土壤全铅同位素值比较高，大部分落在燃煤铅同位素特征分布的范围内，说明近期表层土壤铅污染的主要贡献者是工业燃煤飞灰。同时茶园土壤全铅同位素值变异较小，说明土壤在一定的时间内受到污染源铅同位素特征比较稳定。土壤铅同位素特征与茶叶铅同位素特征相距较远，说明茶叶铅来源的主要途径不是通过土壤吸收的。

4、大气降尘

杭州不同地区，包括茶园区、工业区、商业区、居民区和高速公路附近大气降尘铅同位素变异比较小，说明排放到大气形成降尘铅的来源在一定时期相对比较稳定，这对追溯茶叶铅来源非常有利。大气降尘铅同位素组成特征在汽油铅同位素分布与燃煤飞灰铅同位素分布的交汇重叠处，说明大气降尘铅是汽车尾气和燃煤排放共同作用的结果。茶叶铅同位素特征与大气降尘铅同位素特征非常相近，大部分重合在一起，铅同位素组成非常相近，说明茶叶中铅主要来自于大气降尘，而并非土壤。

不同产区的西湖龙井茶叶铅同位素值变异很小，茶叶铅污染来源相对比较稳定。从以上分析可以看出，茶叶铅主要污染源是汽车尾气和燃煤排放，传输途径是通过大气降小。在通过茶叶表面的清洗试验后，茶叶铅含量发生变化，说明茶叶铅主要是通过大气降尘途径输入。

（四）茶叶铅来源分析及其污染源贡献率计算方法

1、茶叶铅来源贡献率模型建立

如果污染源比较复杂，且每一类污染源铅同位素丰度特征变异也比较大，若需要得到每种污染源的贡献率，需要做如下假设：

茶叶俗同位素丰度特征变化范围不大，可以计算其平均值，求其圆心，用该圆心的同位素特征丰度代表整体茶叶铅污染的同位素丰度特征值。

对于计算茶叶铅污染源贡献率的方法有两种：

（1）如果不想计算茶叶铅污染的具体源头，只研究茶叶铅的污染途径，可以考虑只通过计算和其接触的媒介铅的同位素特征。对于茶叶鲜叶只需要考虑大气降尘和土壤铅同位素特征丰度。如果对于红茶等加工过程容易产生铅污染的茶叶，还需要考虑接触的加工器具的铅同位素特征。

对于只有大气降尘和土壤两个铅污染途径的茶叶来说，可以用简单的线性污染方程组，计算出两个污染源贡献率区间，估算出贡献率的范围，从而确定茶叶铅污染的主要贡献者。

该方程为：

其中x为土壤对茶叶铅的贡献率，y为大气降尘对茶叶铅的贡献率。

通过方程组①②③④，求得方程的x贡献率的范围在x_min＜x＜x_max，y贡献率范围为y_min＜y＜y_max，从而估算出茶叶铅的主要传输途径

（2）如果计算具体的污染原，而不需要考虑铅的传输途径，则需要考虑每个可能污染原铅的同位素特征，同类污染源铅同位素特征比较相似，那么用该类每个污染源铅同位素丰度特征直的平均值作为该类污染原的特征即可，例如本研究中的矿石铅同位素特征即可这样计算。

如果同类污染源铅同位素丰度特征变异较大，则需要根据该类每一个铅污染排放的在整体排放的比率乘以该同位素特征值,之后再求和作为该类铅污染源同位素丰度特征值，用该值来计算对茶叶铅含量的贡献率。

例如：计算燃煤的铅同位素总体特征：

算出每个茶叶污染源的平均铅同位素特征之后，根据土壤铅同位素特征和大气铅同位素特征，计算出茶叶铅的主要污染途径，估算出3个或者4个主要污染源，并知道主要污染源的排放量。根据茶叶铅同位素丰度特征与污染源铅同位素丰度特征列方程组求得各污染源铅的贡献率。

四、结果解析

在自然界中铅同位素几乎不发生分馏作用，由于其质量重，同位素间的相对质量差较小，不像O、S、H、C等轻同位素，在次生过程中容易受到所在系统的温度压力、pH、Eh和生物等作用而发生变化，外界物理、化学条件的变化对其组成的影响很小。其组成主要取决于放射性元素U和Th的含量、就变时间的长短、母体同位素的含量及外来源区的混合即环境物质形成的时间及其U/Pb，Th/Pb比值的大小。

不同来源的铅的同位素丰度比不同，因此可以把铅的同位素丰度比作为一种指纹技术来研究铅污染的来源及其贡献。该试验分析汽油，燃煤，矿石等主要铅污染源同位素特征、发现汽油铅同位素变异较大，而且每种汽油的排放量未知，这样计算汽油对茶叶铅的贡献率就会非常困难。但是可以通过间接途径计算每种污染源的贡献率，即不把大气降尘铅和土壤铅当成传输途径，而是直接作为污染源,这样只有两个污染源，计算贡献率比较容易。之后再对土壤铅同位素特征和大气铅同位素特征进行分解分析，通过多步分析其污染来源。

另外，如果要缩短判别茶叶铅污染来源的响应时间，需要对茶区的大气、土壤、含铅物质的排放建立一套相应的铅同位素特征数据库。如果茶叶铅超标，需分析茶叶铅同位素特征，并调用该时期铅排放的同位素特征数据库，根据模型，便可快速的计算出污染源及污染源贡献率。

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