控制茶叶中多环芳烃污染的来源

多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）是分子中含有2个或2个以上苯环或环戊二烯稠合而成的有机污染物，又称多环性芳香化合物或多环芳香族碳氢化合物。2～3环的多环芳烃分子质量低，在常温下呈气态，水中溶解度较大；3～4环的多环芳烃在气相和固相中都有分布；5环以上高分子质量的多环芳烃多为无色或淡黄色结晶，个别具有深色，水溶性较低。多环芳烃具有强烈的致癌、致畸及诱发基因突变等毒性，是世界各国重点关注的环境污染物之一。1993年美国环保局确认16种多环芳烃为优先污染物，分别是萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并（a）蒽、、苯并（b）蒽、苯并（k）蒽、苯并（a）芘、苯并（g，h，i）苝、茚并（1，2，3-cd）芘、二苯并（a，h）蒽。

多环芳烃容易产生于所有的有机物氧化反应中，生物能源的降解和自然火灾是全球多环芳烃的主要来源。空气中多环芳烃主要产生于木炭、石油等矿物质的燃烧。随着人们生活水平的提高，人均汽车拥有量增多以及工业区的大量开发，煤、石油等在工业生产、交通运输等方面得以广泛应用，由此产生了大量的多环芳烃，公路源的汽车尾气已经成为空气中多环芳烃的主要来源之一。目前多环芳烃污染日益加重，产地环境中土壤、水、空气不可避免受到多环芳烃污染，并且通过大气沉降、植物根系吸收等作用，导致农作物受到多环芳烃的污染。同时，在农产品复杂加工过程中，原料中多环芳烃的残留量也会受到不同程度的影响，甚者导致农产品或食品中多环芳烃急剧上升。近年来，随着经济的快速发展，我国茶叶质量安全也存在多环烃污染的隐患，茶叶中的多环芳烃主要来自环境和加工过程的污染。

1.大气污染

大气中多环芳烃的来源主要有两个方面：一是天然源，森林或草原火灾、火山爆发等均可产生多环芳烃；二是人为源，石油、煤炭等燃料燃烧及木材烟草等不完全燃烧、汽车尾气等产生的多环芳烃。而人为源是导致大气中多环芳烃含量增加的主要原因。冬季煤炭等使用量较多，且气温较低，空气中多环芳烃浓度明显比其他季节高。随着汽车数量的增加，汽车尾气逐渐成为空气中多环芳烃的主要来源之一。研究表明，道路旁茶园空气中多环芳烃浓度可高达4.71μg/m³，汽车尾气对茶园茶树中多环芳烃含量的影响主要在交通道路旁50 m范围内。

产地环境空气中的多环芳烃可通过叶片进入茶树体内，从而对茶叶质量安全造成危害。由于高环数多环芳烃多以颗粒形态存在，容易从大气中沉降下来，落到叶面上，因此老叶中五、六环芳烃的比例显著高于嫩叶。茶园距离公路越远，茶园空气中多环芳烃含量越少，茶树鲜叶多环芳烃污染程度也明显降低。茶树鲜叶表面积大，嫩叶背部绒毛较多，且生长周期长，易受到大气中多环芳烃的污染；同时叶面角质层上覆盖着蜡质，能够吸附空气中的有机污染物。多环芳烃在茶树不同部位中的积累存在显著差异，同时还具有明显的季节性与品种差异性。茶树各组织中多环芳烃的含量大小顺序为老叶＞须根＞嫩叶＞生产枝＞主根，地上部分要大于地下部分。

2.土壤污染

大气中高环数多环芳烃一般以固态形式存在，传播距离有限，较低环多环芳烃有更长的漂移时间。低环多环芳烃则比较容易挥发和降解。

茶园土壤中的多环芳烃主要来自空气中多环芳烃颗粒的沉降，空气污染相对较重的地方土壤中的多环芳烃含量也相对较高；同时污水的灌溉、废弃物的土地利用以及作物秸秆不完全燃烧也会导致土壤中多环芳烃含量的增加。研究人员检测到的茶园土壤多环芳烃浓度低于0.05mg/kg，但茶树根系多环芳烃浓度远高于其生长的土壤环境多环芳烃浓度，最高可以达到0.53mg/kg，证明茶树根系可以强烈的被动吸收和富集多环芳烃。土壤中多环芳烃穿过植物根皮层而进入木质部，通过根毛细胞的作用积累于植物的茎，或通过运输作用达到叶部并积累，低分子质量的多环芳烃水溶性相对较高，易被茶树吸收。茶树根系中主要存在2～4环多环芳烃尤其是3～4环占到多环芳烃总量的80%以上，5～6环含量和检出率较低。主根2～4环多环芳烃占总多环芳烃比例明显比须根高。茶树根系吸收多环芳烃后可以向上运输到叶片，造成茶鲜叶多环芳烃污染，茶树叶片中5.0%～50.5%的多环芳烃来自于根系吸收后的向上运输。

1.不同茶类的多环芳烃含量

除了栽培环境的影响之外，采制工艺也会影响茶叶中的多环芳烃含量。通常鲜叶越嫩，多环芳烃含量越低。研究人员测出砖茶中的多环芳烃含量比绿茶高2倍，因为砖茶暴露在空气中时间长，且采用的原料比较粗老，因此产品中多环芳烃含量较高。测得我国有代表性的8种茶叶中多环芳烃的总含量为0.3～8.8mg/kg，其含量大小顺序为正山小种＞菊花茶＞普洱砖茶＞普洱茶＞铁观音＞苦丁茶＞大佛龙井＞西湖龙井。我国川渝地区经济发展滞后，茶叶加工设备较为简陋，使用柴烟和煤烟烘干茶叶，造成烘青绿茶多环芳烃染严重，其多环芳烃平均含量高达5.5mg/kg，柴烟茶比煤烟茶多环芳烃污染更为严重，最高多环芳烃含量可达8.3mg/kg。研究还显示夏季鲜叶原料中的多环芳烃浓度较高，夏季的黑茶成品中多环芳烃浓度水平也要高于春季和秋季。(www.xing528.com)

2.加工过程中的污染

研究表明，茶叶中的多环芳烃污染不仅受自然环境的影响，制茶工艺也会影响茶叶中多环芳烃的含量。由于六大茶类的制作工艺不同，造成了六大茶类产品中多环芳烃的污染程度不同。已有研究表明多环芳烃污染主要来自加工过程的干燥阶段，传统的干燥工艺中需要燃烧木柴或者煤炭来加热，易产生大量多环芳烃。以小种红茶的传统加工工艺为例，在茶叶的烘熏过程中，松柴的燃烧可使烘房内多环芳烃的平均含量增加，茶叶在吸附松柴燃烧产生的熏烟味时，也必然吸附了大量的多环芳烃，正山小种红茶中94%～98%的多环芳烃来自其烘熏过程的松柴燃烧。研究人员研究多环芳烃在黑茶加工过程中的变化，结果显示经过五道工序加工后，茶叶多环芳烃污染水平由117.7μg/kg增长到419.9μg/kg，基本上符合1：4的比例，干燥环节茶叶中多环芳烃含量并未呈现出爆发式的增长，而且2～6环多环芳烃占多环芳烃总含量的比例在五个工序加工过程中变化较小；证明采用烘箱干燥后，黑茶多环芳烃浓度升高的主要原因是茶鲜叶水分散失，而并非是茶叶对外界多环芳烃的吸收。研究还表明在电加热模式下，茶叶加工过程中多环芳烃浓度升高主要是因为叶片水分的散失，且茶叶干物质中多环芳烃实际残留量大幅度降低。采用木柴燃烧加热的传统干燥方式逐渐被电烘箱干燥所替代，减少或者不使用煤炭、石油或木柴等燃烧加热，加工环节对茶叶多环芳烃污染影响程度将会降低。

要防控茶叶中多环芳烃的污染应从源头减少多环芳烃的产生，加强对环境的监测，提高茶叶清洁化生产水平。目前的研究结果显示，对已经造成污染的产地环境，可以采用微生物降解和生物修复等技术措施进行处理。

茶鲜叶多环芳烃主要来自空气、土壤、灌溉水等，建设茶园时应远离污染源，如公路、工业区、化工厂等废气排放企业，且茶园内应避免机动车的频繁出入；茶园内加强防护林与遮阳树的种植，尤其是茶园周边有污染源的，应在茶园与污染源之间设置绿化隔离带，以减少或阻挡空气中多环芳烃对茶树的污染和在土壤中的沉积。当茶树根部多环芳烃浓度较大时能增加鲜叶中多环芳烃的含量，因此建设茶园时还要避免土壤受到污染，且不能使用污水灌溉茶树。

木柴、煤炭的不完全燃烧易产生多环芳烃，因此在茶叶加过程中应从源头降低多环芳烃的排放，改善能源结构，减少燃料消耗，注意茶厂加工环境的清洁化、加工燃料的清洁化，全面提升茶叶清洁化生产技术水平，可使用电力、液化气、太阳能、沼气等清洁能源，减少加工环境中的多环芳烃污染，保持周围空气洁净，同时茶叶加工厂内需配备相应的除烟、除尘设施。

多环芳烃具有可生物降解性，可以利用微生物对其进行降解，是土壤中降低或消除多环芳烃污染的主要途径之一。土壤中的微生物在其生长过程中以多环芳烃为碳源和能源，一方面使自身生长繁殖，另一方面降低土壤中多环芳烃的浓度，以达到符合卫生质量要求。真菌漆酶可通过氧化作用将多环芳烃转化为相应的醌类，从而提高其在土壤中微生物的利用性，基于漆酶的真菌转化能力的微生物修复方法逐渐成为土壤中多环芳烃修复技术的重要发展方向。微生物对多环芳烃的降解作用会受到土壤基质和营养状况的影响。土壤对多环芳烃的吸附能力以及多环芳烃的生物可利用性与有机质有直接关系。在微生物对土壤中的多环芳烃降解过程中，土壤养分状况是关键因素。土壤中的氮、磷都是微生物生长的重要营养元素，在污染土壤中适当添加此类元素可以起到促进细菌增殖和降解的作用。适当增施堆肥，同时对受污染土壤进行耕作，翻动土壤以改善土壤的通气状况，激发微生物代谢速率，这些农艺措施均有利于促进土壤中多环芳烃的降解。

植物修复技术是一种广泛应用于环境污染领域的治理方法，可以净化土壤或水体中的污染物，是一种低成本、环境友好型的绿色修复技术。植物修复主要通过两方面来去除环境中有机污染物：植物对有机污染物直接吸收作用；植物根际区的根系作用。有研究表明，玉米和水葫芦能够分别在高浓度多环芳烃污染的土壤和污水中正常生长，并能吸收积累其中的菲、芘、萘，对环境中多环芳烃的净化率可达90%。另外，植物与微生物联合修复技术也是近年来研究的热点，这项技术是指利用植物与微生物之间的协同作用共同处理污染物，从而使土壤中污染物的浓度和总量下降，即植物根系为土壤中微生物提供适宜的生长环境，从而增强其活性；而微生物对污染物的降解给植物带来了生长过程中所需的各类营养元素。研究人员研究了紫花苜蓿与微生物联合修复的效果，均表明联合修复能提高多环芳烃的降解效率。

多环芳烃具有半挥发性质，传播范围较广，环境中的空气、土壤、水均在存在一定程度的污染。茶树在生长过程中具有吸收并积累多环芳烃的能力，因此原料存在一定程度的多环芳烃污染。传统加工过程中，使用燃烧煤炭或木柴的干燥加热方式，容易产生大量多环芳烃，并被茶叶吸收，造成终端产品的多环芳烃污染。研究证明，茶叶中多环芳烃能不同程度地溶进茶汤中，常饮多环芳烃含量高的茶叶可能具有一定的健康风险，因此需要加强对产区环境、加工厂和产品的多环芳烃含量进行监测。虽然有研究表明生物修复技术能减缓或消除多环芳烃污染，但在实际应用中其作用效率不稳定。微生物修复可能由于其生存环境的改变而难以适应，或与其他种群竞争而导致修复效果不理想；植物修复过程比较缓慢，因此治理周期长，某些植物对环境条件有一定要求而影响其修复效果；植物-微生物联合修复在不同环境条件下需要选择不同的降解组合，因而比较费时且成本较高，目前无法大面积应用。要避免多环芳烃污染茶树还应从源头进行控制，远离污染源，建立从种植到加工环节的多环芳烃污染评价与控制体系。