降低煙葉重金屬危害途徑的探討

楊龍彥（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣西南寧530001）

降低煙葉重金屬危害途徑的探討

楊龍彥（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣西南寧530001）

根據(jù)多年來國內(nèi)外煙葉重金屬的研究進(jìn)展，系統(tǒng)分析了煙葉重金屬的來源，探討了煙葉重金屬對煙草代謝機(jī)能、煙葉品質(zhì)等方面產(chǎn)生的危害。提出了預(yù)防和減輕煙葉重金屬危害的途徑。

煙葉；重金屬；危害

隨著人們對吸煙與健康問題的日益關(guān)注，卷煙安全性越來越受到重視，其中煙草與重金屬的關(guān)系研究已成為國內(nèi)外煙草研究的熱點之一[1]。重金屬在卷煙燃燒過程中以氣溶膠或金屬氧化物的形式隨主流煙氣進(jìn)入人體，對人體造成潛在的威脅。煙葉中重金屬含量與土壤重金屬含量及生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)，并受到品種、氣候和栽培措施等因素綜合作用[2]。弄清影響煙葉重金屬含量的因素并加以預(yù)防和控制，對安全生產(chǎn)、提高煙葉品質(zhì)及保障煙民健康均具有重要意義。

1 重金屬的概況

重金屬其原義是指密度大于或等于5g/cm的金屬，約有45種。在環(huán)境科學(xué)中，根據(jù)其環(huán)境效應(yīng)和對生命體的毒性作用，稱為重金屬元素[3]。在食品衛(wèi)生中，接照金屬毒理學(xué)，將那些非人體必需的、易在體內(nèi)蓄積，從而對人體產(chǎn)生危害的金屬元素劃分為重金屬。重金屬污染物在環(huán)境中難以降解，能在動植物體內(nèi)積累，通過食物鏈逐步富集，最后進(jìn)入人體造成危害，是威脅人類健康的重大污染物之一。

2 重金屬的來源

煙葉中的重金屬，主要是指鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）、砷（As）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）、鎳（Ni）等。煙葉易于吸收和富集重金屬，在煙葉生長發(fā)育過程中，其吸收重金屬的方式主要從煙葉表面和煙株根部進(jìn)行[4]。煙葉重金屬污染受產(chǎn)煙區(qū)土壤、大氣污染物的沉降、降水、地表水、地下水等環(huán)境條件和化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等農(nóng)用物資及農(nóng)事活動等諸多因素的影響和制約。

2.1 土壤因素

魏益華等人[5]研究表明，土壤重金屬污染是煙葉中重金屬的主要來源，且土壤對煙葉中砷、銅、鉛、鋅和汞的含量具有決定性作用。郎思曼等[6]研究表明，鎘和鉛是當(dāng)前我國烤煙葉片中主要的重金屬元素，鎘污染在土壤中更為普遍是由鎘較強(qiáng)的遷移能力和生物有效性決定的。

大量研究顯示，土壤pH值與煙葉鎳、鎘、鉛、銅、鋅、錳含量呈顯著負(fù)相關(guān)，土壤酸度是煙葉中鎘和鎳的最主要影響因子，煙葉對重金屬的吸收還受土壤粘粒含量和土壤有機(jī)碳的影響。近年來，城市廢棄物的使用是使鎘和鎳在煙葉中的含量顯著提高的又一重要因素。

2.2 大氣及環(huán)境因素

大氣中飄散的灰塵、霧氣和和廢氣等，通過沉降或降水進(jìn)入土壤，導(dǎo)致土壤污染。特別是城鎮(zhèn)周圍和交通道路兩旁的田地，易受汽車尾氣的影響。鉛在植株中的含量以葉中最高，公路兩側(cè)作物鉛含量遠(yuǎn)高于遠(yuǎn)離公路的作物，說明大氣中的鉛含量與農(nóng)作物鉛含量直接相關(guān)。

煙株中重金屬的積累隨地點和年份而不同。云南和貴州煙葉鎘含量明顯高于其他省份，不同國家煙葉中砷、鎘、鉛、汞的含量在不同年度間均存在很大變化，而且這種變化與環(huán)境變化一致。

2.3 農(nóng)藥及化肥因素

作物的農(nóng)藥施用量逐年增大，施用方法也不盡科學(xué)。有的直接施入土壤，有的噴施于作物體上，約有一半飄落到土壤、大氣和水中。由于農(nóng)藥殘效期長，特別是砷、汞等農(nóng)藥，污染土壤、大氣和水環(huán)境，危害人體健康。

長期大量施用化肥，會導(dǎo)致土壤的凈化能力降低。影響肥料中重金屬含量的主要原因是肥料生產(chǎn)的原料和生產(chǎn)工藝，特別是化學(xué)磷肥以含有一定量重金屬元素的磷礦石為原料，容易污染土壤。

3 重金屬對煙葉的危害

重金屬含量過高的煙草植株，不僅其生長發(fā)育和產(chǎn)量會受到較大影響，煙葉品質(zhì)也會明顯降低。自然界中單個重金屬污染較少，主要表現(xiàn)為多種重金屬聯(lián)合作用，來加強(qiáng)或減緩重金屬對煙草的毒性，作用形式主要有協(xié)同、拮抗及加合作用等[4]。

3.1 重金屬對煙葉代謝機(jī)能的危害

重金屬會直接影響植株體內(nèi)的生理代謝過程，最終在煙株的表觀形態(tài)上表現(xiàn)出葉綠素含量、葉片數(shù)量、地上及地下部生物累積量的降低等。陸寧等[7]研究了鉻（Cr3+）濃度對烤煙生長的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，烤煙植株的根系活力、葉片保護(hù)性酶活性隨著鉻濃度升高而趨于下降，而根葉細(xì)胞膜透性及葉片丙二醛含量呈增加趨勢，因此，高鉻環(huán)境不僅影響正常的生理代謝過程，更會對其細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用。過量重金屬會改變活性氧清除系統(tǒng)中酶的比例，植株體內(nèi)內(nèi)源活性氧的清除功能降低，致使O2、H2O2、OH-等基團(tuán)大量累積，影響細(xì)胞正常代謝活動甚至產(chǎn)生毒害作用。

3.2 重金屬對煙葉品質(zhì)的危害

煙堿含量是衡量煙葉品質(zhì)的一個重要指標(biāo)，在一定范圍內(nèi)其含量增加有利于煙葉品質(zhì)提升，鎘污染會降低煙葉煙堿含量；煙葉的氨基酸、蛋白質(zhì)含量與煙草品質(zhì)呈一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，含量過高在燃吸時產(chǎn)生苦澀、辛辣味。研究表明[8]，鎘的存在會提高煙葉蛋白質(zhì)、氨基酸含量，造成品質(zhì)下降；煙葉中可溶性糖對鎘、鉛的污染極為敏感，輕度污染就會導(dǎo)致其含量明顯下降；重金屬污染會導(dǎo)致烤煙煙葉中糖堿比和氮堿比升高，化學(xué)成分失衡，品質(zhì)受到影響。

4 降低煙葉重金屬危害的途徑

煙葉重金屬超標(biāo)危害具有隱蔽性和長期性，必須從源頭抓起，要因地制宜，預(yù)防為主，綜合治理，常抓不懈。

4.1 依法治理，加強(qiáng)監(jiān)管

環(huán)境是生存和發(fā)展的根本。必須加強(qiáng)宣傳與科普工作，提高全民環(huán)保意識，促進(jìn)人類社會和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展；同時要認(rèn)真貫徹落實污染防治和清潔生產(chǎn)促進(jìn)等各方面的法律法規(guī)，推廣應(yīng)用實用技術(shù)，改善生態(tài)環(huán)境條件。

煙葉重金屬超標(biāo)問題和其它食品重金屬超標(biāo)性質(zhì)一樣，直接危害人們的身體健康和生命安全。因此，各級部門要高度關(guān)注，明確任務(wù)和責(zé)任，嚴(yán)格考核，對污染嚴(yán)重的企業(yè)和單位要依法整治。

4.2 科學(xué)規(guī)劃，綜合治理

對煙葉重金屬的控制，應(yīng)以預(yù)防為主，從根本上控制和消除重金屬污染源。①要合理布局，煙田規(guī)劃要盡量避開環(huán)境中重金屬背景較高的區(qū)域，特別是鎘含量較高的區(qū)域；②要切斷工業(yè)和生活污染；③要有效減少農(nóng)業(yè)污染，科學(xué)施用化肥、農(nóng)藥，妥善處理地膜殘片等農(nóng)用物資；④要加強(qiáng)對煙草種植區(qū)的環(huán)境監(jiān)測和管理。在預(yù)防的前提下，結(jié)合土壤環(huán)境監(jiān)測的結(jié)果，綜合應(yīng)用多種修復(fù)技術(shù)，對重金屬污染土壤予以治理。

4.3 土壤修復(fù)

土壤修復(fù)主要解決兩方面的問題：①減少土壤中重金屬的含量；②降低土壤中重金屬的有效性，以減少煙草對重金屬的吸收。目前，國內(nèi)外采用的土壤修復(fù)技術(shù)主要包括：

4.3.1 工程修復(fù)法

工程修復(fù)主要包括客土、換土和翻土三種方法。工程修復(fù)是傳統(tǒng)的土壤重金屬污染治理措施，此法只適合受重金屬污染嚴(yán)重、面積較小且集中的土壤處理。

4.3.2 生物修復(fù)法

生物修復(fù)是一種利用生物（微生物、植物、動物）作用來治理污染土壤的新興綠色技術(shù)。其中植物修復(fù)被公認(rèn)為是土壤重金屬污染最具潛力的修復(fù)技術(shù)。

4.3.3 化學(xué)修復(fù)法

該方法通過添加外源物質(zhì)，來改變土壤化學(xué)性質(zhì)，或改變重金屬的形態(tài)及其生物有效性，最終抑制或降低煙草對重金屬的吸收。目前采用較多的方法是施用改良劑進(jìn)行修復(fù)。化學(xué)修復(fù)是在土壤原位上進(jìn)行的，具有簡單易行、成本低廉和不破壞土壤結(jié)構(gòu)等諸多優(yōu)勢。

4.4 農(nóng)藝措施

4.4.1 選用品種

在對植煙土壤進(jìn)行重金屬控制的同時，不斷培育優(yōu)質(zhì)、低毒少害的煙葉新品種是推進(jìn)煙草可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。不同基因型煙草植株對重金屬的積累與分配存在顯著差異，通過比較與篩選，可以培育出對重金屬具有高抗性、低積累性的新品種，并將這種優(yōu)良特性穩(wěn)定地遺傳下去，從生態(tài)角度上根本杜絕重金屬對煙草的影響。

4.4.2 改進(jìn)種植制度

通過種植不同的農(nóng)作物，可減輕或消除土壤重金屬的危害?？梢苑N植抗性作物，如玉米抗鎘能力強(qiáng)，馬鈴薯、甜菜等抗鎳能力強(qiáng)，或者種植一些對某些重金屬有富集能力的低等植物，以凈化被重金屬污染的土壤。

4.4.3 科學(xué)施肥，增施有機(jī)肥

根據(jù)煙葉品種和土壤養(yǎng)分含量，進(jìn)行科學(xué)配方施肥，結(jié)合增施有機(jī)肥，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，增加和改善土壤膠體的種類和數(shù)量，以增強(qiáng)土壤膠體對重金屬的吸附能力，如腐殖質(zhì)能促進(jìn)鎘的沉淀等。增施有機(jī)肥還可以改善土壤微生物的活動條件，加速生物降解過程，提高土壤凈化能力。

4.4.4 合理施用農(nóng)藥

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，既要控制化學(xué)農(nóng)藥的用量、使用范圍、噴施次數(shù)和噴施時間，提高噴灑技術(shù)，還要改進(jìn)農(nóng)藥劑型，禁止或限制使用劇毒、高殘留性農(nóng)藥，大力發(fā)展和使用高效、低毒、低殘留農(nóng)藥，多用生物防治措施。

5 結(jié)束語

國內(nèi)外大量研究已證實，環(huán)境條件和不適當(dāng)?shù)霓r(nóng)藝措施均可影響煙葉重金屬含量，因此，有必要對影響我國煙葉重金屬超標(biāo)的各種因素進(jìn)行研究，把重金屬含量控制在國標(biāo)范圍內(nèi)，并為進(jìn)一步降低煙葉及其制品中的重金屬提供技術(shù)儲備，從而降低重金屬對人體的危害。

[1]張艷玲，周漢平.煙草重金屬研究概述[J].煙草科技，2004（12）.

[2]Tsadilas CD，Karaivazoglou NA，Tsotsolis NC，et al.Cadmium uptake by tobacco as affected by liming，N form，and year of cultivation[J].Environmental Pollution，2005，134.

[3]廖國禮，吳 超.資源開發(fā)環(huán)境重金屬污染與控制[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2005.

[4]張川東，等.幾種重金屬對煙草的影響研究進(jìn)展[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（6）.

[5]魏益華，等.江西撫州煙區(qū)土壤及煙葉重金屬污染狀況評價[J].中國煙草科學(xué)，2014，35（1）.

[6]郎思曼，等.煙草對重金屬的吸收分布特征及影響因素研究綜述[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，24（11）.

[7]陸 寧，等.鉻脅迫對烤煙生理特性的影響[J].農(nóng)技服務(wù)，2012，29（8）.

[8]王海龍，李小平.重金屬污染對煙草生理生化和結(jié)構(gòu)的影響[J].楚雄師范學(xué)院學(xué)報，2006，21（9）.

TS47

A

2095-2066（2016）33-0272-02

2016-10-19

楊龍彥（1980-），男，漢族，河南新野人，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事卷煙產(chǎn)品研發(fā)方面工作。