重金屬鉻、鎳在煙草葉片的分布特征

柳 均，肖少紅，陳 慧

(湖北省煙草公司，湖北省煙草產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，湖北武漢430030)

近年來，重金屬污染越來越引起社會關(guān)注，其對人體的危害也日益受到人們重視［1］，同時煙草中重金屬也受到了行業(yè)的普遍關(guān)注，而有關(guān)卷煙中“重金屬門”事件更是被吵得沸沸揚揚［2－3］.不少學(xué)者對煙草中的重金屬狀況也進行了相關(guān)的研究和分析［4－6］.重金屬鉻和鎳是廣泛分布于自然界的元素.環(huán)境中鉻和鎳能通過污染大氣、水源、土壤等環(huán)境因素，通過不同價態(tài)的轉(zhuǎn)化，進而對作物和人體生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害［7－8］.煙草作為一種經(jīng)濟作物，在其生長過程中或多或少會受到鉻、鎳的污染.有研究顯示，鉻、鎳污染對煙草生產(chǎn)會造成一定的影響［9－10］，部分學(xué)者對煙草中的鉻、鎳可能對人體的影響進行了研究［11－12］.但鉻、鎳在植物體內(nèi)尤其是在煙草葉片中的分布情況研究的較少，大部分的研究均停留在鉛、砷、鎘等重金屬元素在植株的不同器官或部位間的分布［13－16］.一些學(xué)者將煙草葉片分為基部、中部、尖部和邊緣4個部分進行了研究，個別學(xué)者專門研究了煙葉的脈絡(luò)系統(tǒng)［17－18］，而關(guān)于葉片區(qū)位的研究僅僅停留在葉片細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特性等方面［19－21］，對煙葉葉片中重金屬鉻、鎳的區(qū)位分布情況的研究甚少.為此，筆者采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法對湖北產(chǎn)區(qū)不同類型煙草中各部位煙葉不同區(qū)位中重金屬鉻、鎳含量進行了測定，旨在揭示鉻、鎳在煙草葉片中的分布規(guī)律，為合理利用煙葉，提高煙草制品的安全性提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

隨機選取2012年湖北產(chǎn)烤煙(襄陽市南漳縣，品種:K326)、白肋煙(恩施州巴東縣，品種:鄂煙1號)和馬里蘭煙(宜昌市五峰縣，品種:五峰1號)3種煙草類型且經(jīng)過定級的上部葉(B2F，B2)、中部葉(C3F，C2)和下部葉(X2F，X1)3個不同等級部位的煙葉作為試驗樣品，共計27份.參考高致明［20］、孫建鋒［21］等的方法，分別選取樣品的主脈、葉基部(從葉柄向上數(shù)，第三根一級側(cè)脈內(nèi)煙葉)、葉中部(葉面正中間上下各兩根一級側(cè)脈間煙葉)、葉尖部(從葉尖端向下數(shù)，第三根一級側(cè)脈內(nèi)煙葉)和葉邊緣(葉面最寬處邊緣10 mm內(nèi)上下5 cm內(nèi)的煙葉)樣品.將試樣煙葉回潮后，在干凈的實驗臺面上用柳葉刀制備待測試樣.

1.2 測定方法與數(shù)據(jù)處理

參照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［22－23］進行樣品制備和鉻、鎳含量的測定，電感耦合等離子體質(zhì)譜測定鉻、鎳的具體參數(shù)見表1，測定樣品的數(shù)據(jù)統(tǒng)計信息見表2.采用DPS v7.05軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，LSD法進行數(shù)據(jù)間差異的顯著性多重比較.

表1 儀器參數(shù)和元素測定參數(shù)Tab.1 Instrument parameters and determination of elements

2 結(jié)果與分析

2.1 煙草鉻、鎳含量在部位間的分布

鉻、鎳在煙草不同部位煙葉中基本表現(xiàn)為下部葉＞中部葉＞上部葉(表3).其中鉻在上部葉中分布在1.15～1.33 mg/kg，鎳為1.42 ～2.40 mg/kg;中部葉中鉻含量分布在1.30 ～2.27 mg/kg，鎳為1.80 ～2.59 mg/kg;下部葉鉻為1.37 ～2.39 mg/kg，鎳為1.42 ～3.02 mg/kg.

總得來看，鉻和鎳兩元素在不同類型煙草中表現(xiàn)出鎳含量高于鉻含量的規(guī)律.這可能與土壤中鎳、鉻元素濃度和煙草對不同元素的吸收特性等有關(guān).

2.2 鉻在煙葉區(qū)位間的分布差異

三類型煙草各部位煙葉區(qū)位中鉻含量均存在一定的差異(表4).

表2 樣品中鉻、鎳測定結(jié)果統(tǒng)計信息Tab.2 Chromium and nickel in the sample determination results of statistical information

表3 煙草部位間鉻、鎳含量 (mg·kg－1)Tab.3 The content of chromium and nickel in different parts of tobacco leaves

表4 鉻在煙草葉片區(qū)位間分布的比較 (mg·kg－1)Tab.4 Comparison of the distribution of chromium in tobacco leaf positions

烤煙各部位煙葉中鉻含量的分布:上部葉表現(xiàn)為葉中部、葉基部和葉尖部含量較高，葉邊緣和主脈則較低，其中主脈與葉中部鉻含量差異極顯著，其他區(qū)位間差異不顯著;中部葉則表現(xiàn)出葉尖部、葉邊緣較高，葉中部和葉基部次之，主脈最低，各區(qū)位間差異不顯著;下部葉除了葉基部含量最高外，其他區(qū)位鉻含量分布情況和中部葉類似，其中主脈鉻含量與其他區(qū)位差異顯著或極顯著.總得來看，烤煙中鉻元素以葉尖部、葉基部較高，葉中部、葉邊緣次之，主脈最低.

白肋煙和馬里蘭煙各區(qū)位間鉻含量分布特征基本相似，煙葉三部位中的分布規(guī)律基本表現(xiàn)一致:葉尖部、葉基部和葉邊緣三區(qū)位含量較高，葉中部次之，主脈最低.不同含量水平間基本上表現(xiàn)出顯著差異或極顯著差異水平.

相同部位區(qū)位間的極差值能夠反映鉻含量在區(qū)位間分布的離散程度(表4)，能體現(xiàn)出該元素在煙葉中分布的均勻性.整體來看烤煙煙葉中鉻含量均勻性較好，下部葉較其他兩個部位均勻性較差.

從上述分析來看，煙葉區(qū)位間鉻含量的分布情況基本表現(xiàn)為:葉尖部、葉基部、葉邊緣＞葉中部＞主脈.從各區(qū)位間鉻含量的極差來看，煙草類型間和部位間均存在一定的波動.

2.3 鎳在煙葉區(qū)位間的分布差異

鎳元素在不同煙草類型煙葉區(qū)位中的分布與鉻元素表現(xiàn)出明顯的差異(表5).

烤煙中上中下三部位煙葉鎳元素含量基本上表現(xiàn)為主脈含量最高，葉尖部、葉邊緣次之，葉基部和葉中部較低的規(guī)律.上部葉和下部葉中主脈與其他各區(qū)位差異性達(dá)到了顯著或極顯著水平，中部葉區(qū)位間差異性不明顯.

白肋煙中鎳元素的分布規(guī)律基本上與烤煙相似.主要表現(xiàn)為主脈含量最高，葉尖部、葉基部次之，葉邊緣和葉中部稍低的規(guī)律.其中主脈與其他各區(qū)位的差異性達(dá)到了顯著或極顯著水平.

馬里蘭煙中鎳元素分布情況表現(xiàn)為:上部葉中主脈最高，葉尖部次之，葉中部、葉基部和葉邊緣較低;中部葉中主脈最高，葉邊緣、葉尖部次之，葉中部和葉基部較低;下部葉中主脈最高，葉基部、葉邊緣次之，葉尖部和葉中部較低.其中主脈與其他各區(qū)位間均表現(xiàn)出極顯著性差異.總得來看，鎳在馬里蘭煙中基本上以主脈含量最高、葉中部含量偏低，其他區(qū)位居中的規(guī)律.

從極差分析來看(表5)，各部位煙葉以烤煙分布的均勻性較好，馬里蘭煙次之，白肋煙較差，這與白肋煙和馬里蘭煙中鎳元素含量在主脈中分布較其他區(qū)位偏高有關(guān).與鉻元素的分布均勻性比較可知，鎳元素較之要差.

從上述分析來看，煙葉區(qū)位間鎳含量的分布情況基本表現(xiàn)為:主脈＞葉尖部、葉基部、葉邊緣＞葉中部.鎳元素在不同煙草間均勻性分布存在一定差異.

表5 鎳在煙草葉片區(qū)位間分布的比較(mg·kg－1)Tab.5 Comparison of the distribution of nickel in tobacco leaf positions

3 結(jié)語

從鉻和鎳兩元素在地球上的分布來看，鉻元素在地殼中含量比鎳元素高，但鉻元素的存在形態(tài)較鎳元素穩(wěn)定［24］，不易被植物吸收.本文研究顯示，鉻、鎳兩元素在煙草中的含量情況表現(xiàn)為鎳元素高于鉻元素，鎳元素分布的均勻性較鉻元素差.

煙葉生長始于胚胎分化，至幼葉生長期已經(jīng)分化完備，在旺盛生長期細(xì)胞分裂逐漸停止但迅速伸長擴大，經(jīng)過生理成熟期的干物質(zhì)積累，最后到工藝成熟期的細(xì)胞分解衰老［25］.煙葉的葉尖部、葉基部和葉邊緣生理葉齡相對葉中部老，干物質(zhì)積累水平少.另外，重金屬進入植物體后很容易與植株體內(nèi)的蛋白以及其他高分子化合物結(jié)合而被固定，很難再被溶解、運輸?shù)龋?5，26］.因此，在生理葉齡較老、干物質(zhì)積累少的葉尖部、葉基部和葉邊緣的重金屬水平相對葉中部來說較高，主脈最低.煙葉區(qū)位間鉻含量的分布情況基本表現(xiàn)為:葉尖部、葉基部、葉邊緣＞葉中部＞主脈.鎳的分布表現(xiàn)為:主脈＞葉尖部、葉基部、葉邊緣＞葉中部.鎳在主脈中分布較其他區(qū)位高，造成這一現(xiàn)象的原因有待進一步研究.

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