煙草重金屬的來源、遷移規(guī)律及防控措施

賀非 李強 徐堅強 孔午圓

摘要：煙草是毒性較強的重金屬聚集植物，為了提高卷煙的安全性，需要深入探究卷煙內(nèi)部重金屬的遷移規(guī)律和防控措施。該文首先闡述了煙草中重金屬物的來源、遷移規(guī)律與影響因素，然后對現(xiàn)有煙草重金屬的調(diào)控手段進行了介紹，通過改良煙草品種來調(diào)節(jié)重金屬污染，使用改良劑來減少土壤內(nèi)部的重金屬含量，或者使用礦質元素的拮抗作用等控制措施，降低煙草中的重金屬吸收量，提升煙草品種，以期為煙草的安全生產(chǎn)提供參考借鑒。

關鍵詞：煙草;重金屬;來源;遷移規(guī)律;影響因素;改良劑;拮抗作用

賀 非，李 強，徐堅強，等. 煙草重金屬的來源、遷移規(guī)律及防控措施[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術，2020，40（23）：95-96.

中國是煙草消費大國，煙草中的重金屬毒性較強，并易于積累和吸收，無法有效消除，造成危害。本文對煙草中重金屬的來源、遷移規(guī)律與影響因素進行了系統(tǒng)概述，希望為煙草重金屬含量控制提供理論支持。

一、煙草中重金屬的來源和遷移規(guī)律

1、煙草中重金屬的來源

煙草中重金屬主要指煙葉中含有的如鎘、汞、鉛、砷、銅、鋅、鉻、鎳等重金屬元素。由于土壤的遷移能力較差并且無法降解，這些重金屬會在土壤中積存，在煙葉生長期間被植物吸收，所以煙草中重金屬含量與煙葉種植區(qū)域周圍的生態(tài)條件有直接聯(lián)系。汽車尾氣的排放和山體開采等活動都會將重金屬元素帶進土壤。世界范圍土壤內(nèi)部重金屬單個質量分數(shù)應保持在2.00 mg/kg以內(nèi)。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的污水也是重金屬的主要來源之一，主要由于工廠廢棄物直接排放造成污染。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中使用的化肥含有汞、砷、鉛、鉻等重金屬元素，長期使用重金屬元素會侵蝕深入至土壤內(nèi)部，降低土壤的自凈能力。

2、煙草中重金屬的遷移規(guī)律

土壤中的重金屬大部分由根系吸收后進入煙葉，目前重金屬元素的入侵原理尚未明確，主要認為是土壤中的重金屬元素以重金屬離子形式進入煙葉根部，通過長期積累進入煙葉細胞壁中，同時還可以通過離子通道和超級化鈣離子通道進入細胞質內(nèi)部。重金屬元素可以通過轉運蛋白進入煙葉內(nèi)部細胞質，借助控制體途徑深入中柱木質部和韌皮部，進而通過蒸騰作用轉移到煙葉的其他部位。在重金屬元素進入煙葉之后，還會隨著煙葉的生長發(fā)育而出現(xiàn)局部遷移，相關研究調(diào)查表明，煙葉植物從生長到開花期階段重金屬元素呈下降趨勢，而后不斷升高。

3、煙草中重金屬的影響因素

煙草內(nèi)部重金屬含量會受到地域差異和環(huán)境差異的影響，不同年份間也存在一定差異，而且隨煙草品種的變化而變化。相同煙草品種，重金屬在不同位置的差別較小。煙葉屬于易吸收重金屬的部位，不同煙葉葉片組織中重金屬含量順序由大到小為：主葉脈、側葉脈、葉肉，該規(guī)律與土壤酸堿值有關，但原因還需要進一步研究。煙草內(nèi)部不同組織器官中，重金屬吸收累積量順序由大到小為：莖部、根部、種子。在煙葉成熟的時候重金屬元素幾乎全部進入煙葉，但根部含量較低。

二、煙草重金屬污染控制措施

1、改良煙草品種

相關研究表明，轉基因手段可以降低煙葉中的重金屬含量，國外一些大型煙草公司正在采用基因工程等生物技術來進行煙草內(nèi)部品種改良，從而進一步降低重金屬在煙草中的含量，提升煙草對重金屬的抗性。相關研究人員將哺乳動物金屬硫蛋白基因轉移到了煙草中并獲得了一定的成果。該實驗中煙草根莖部分的重金屬含量遠遠大于煙葉部分，表明轉基因煙草中煙葉重金屬累積量比原有累積量低，重金屬元素已經(jīng)逐漸轉向根莖部分，改變了原有的吸收路線。另外，在煙草中加入辣椒可以激活信號傳導，還可以間接影響重金屬侵入，進一步降低重金屬的含量，這是煙草研究領域的一個重要突破。目前中國提出了無公害制煙計劃，為煙草重金屬危害的深入研究提供了發(fā)展契機。

2、使用改良劑

研究人員使用活性炭、骨粉、凹凸棒等改良試劑對土壤進行調(diào)節(jié)，對土壤中的鎘、氫等元素的含量有不同程度的影響，凹凸棒的改良效果好于骨粉和活性炭。使用改良試劑后，煙草的特性和生物含量要遠遠好于沒有使用改良劑的煙草。這表示在煙草種植過程中可以通過使用改良試劑的方式降低煙草內(nèi)部的重金屬含量，同時還可以提升煙草的種植品質和產(chǎn)量[1]。

3、利用礦質元素的拮抗作用

煙草種植過程中可以通過添加氯化鈣來降低重金屬元素對煙草的危害，在處理重金屬元素的時候添加一些正價鈣離子，能夠有效降低煙草內(nèi)部的重金屬元素吸收量。在煙草種植中添加鈣肥可提升作物自身的修復功能，使煙草將重金屬排出體外，避免煙草過分吸收重金屬元素，降低煙草自身的重金屬積累。

研究人員對煙草葉片中氨基酸和蛋白水解氨基酸的變化情況進行了觀察，研究結果表明煙草葉片中過氧化氫酶活性和氨基酸含量會在施加鈣肥的情況下與重金屬元素相互拮抗，產(chǎn)生了初步拮抗機制。用鈣離子、鐵離子等陽離子肥料不僅可以避免煙草過度吸收重金屬，還可以為煙草生長提供一定幫助。磷元素對重金屬元素的毒害抑制存在一定限制，減少趨勢是由于過多的磷元素釋放量抑制了重金屬元素的毒害作用，同時也可能是由于陽離子和重金屬元素的拮抗作用增強，降低了煙葉對營養(yǎng)物質的吸收[2]。

4、應用煙草濾嘴

煙草濾嘴可以吸附煙氣中含有的重金屬顆粒物，降低重金屬對人體的危害。目前制作卷煙濾棒主要使用的材料是醋酸纖維，想要進一步提升卷煙濾嘴隔離重金屬的效果，需要在生產(chǎn)加工中添加一定的活性炭，制成復合濾嘴。活性炭濾嘴的吸附能力比醋酸纖維濾嘴高1.6倍，過濾煙嘴的吸附能力明顯增強。另外，醋酸纖維與黃苓制成的復合濾嘴也能夠提升重金屬的吸附量。復合濾嘴的過濾效率要明顯高于單一濾嘴，能夠避免吸煙者吸入過量重金屬危害身體健康[3]。

三、結語

綜上所述，煙草中重金屬控制主要是提升煙草品種抗性，對煙草土壤條件進行改良，優(yōu)化煙草生產(chǎn)環(huán)境，從源頭上抑制重金屬對人體造成的危害。煙草生產(chǎn)過程較為復雜，要強化生產(chǎn)控制處理，嚴格遵循行業(yè)加工標準，避免重金屬侵入。

參考文獻

[1] 郭尚其，周潔軍，農(nóng)澤喜. 廣西某鉛鋅礦水文地質調(diào)查與重金屬遷移規(guī)律研究[J]. 礦產(chǎn)與地質，2019（3）：111-112.

[2] 夏 偉，吳冬妹，袁知洋. 土壤—農(nóng)作物系統(tǒng)中重金屬元素遷移轉化規(guī)律研究—以湖北宣恩縣為例[J]. 資源環(huán)境與工程，2018， 32（4）：54-59.

[3] 張煒華，于瑞蓮，楊玉杰，等. 廈門某旱地土壤垂直剖面中重金屬遷移規(guī)律及來源解析[J]. 環(huán)境科學，2019， 40（8）.210-211.