重金属铬、镍在烟草叶片的分布特征

柳 均，肖少红，陈 慧

(湖北省烟草公司，湖北省烟草产品质量监督检验站，湖北武汉430030)

近年来，重金属污染越来越引起社会关注，其对人体的危害也日益受到人们重视［1］，同时烟草中重金属也受到了行业的普遍关注，而有关卷烟中“重金属门”事件更是被吵得沸沸扬扬［2－3］.不少学者对烟草中的重金属状况也进行了相关的研究和分析［4－6］.重金属铬和镍是广泛分布于自然界的元素.环境中铬和镍能通过污染大气、水源、土壤等环境因素，通过不同价态的转化，进而对作物和人体生态系统造成严重危害［7－8］.烟草作为一种经济作物，在其生长过程中或多或少会受到铬、镍的污染.有研究显示，铬、镍污染对烟草生产会造成一定的影响［9－10］，部分学者对烟草中的铬、镍可能对人体的影响进行了研究［11－12］.但铬、镍在植物体内尤其是在烟草叶片中的分布情况研究的较少，大部分的研究均停留在铅、砷、镉等重金属元素在植株的不同器官或部位间的分布［13－16］.一些学者将烟草叶片分为基部、中部、尖部和边缘4个部分进行了研究，个别学者专门研究了烟叶的脉络系统［17－18］，而关于叶片区位的研究仅仅停留在叶片细胞形态结构和生理特性等方面［19－21］，对烟叶叶片中重金属铬、镍的区位分布情况的研究甚少.为此，笔者采用电感耦合等离子体质谱法对湖北产区不同类型烟草中各部位烟叶不同区位中重金属铬、镍含量进行了测定，旨在揭示铬、镍在烟草叶片中的分布规律，为合理利用烟叶，提高烟草制品的安全性提供依据.

1 材料与方法

1.1 材料

随机选取2012年湖北产烤烟(襄阳市南漳县，品种:K326)、白肋烟(恩施州巴东县，品种:鄂烟1号)和马里兰烟(宜昌市五峰县，品种:五峰1号)3种烟草类型且经过定级的上部叶(B2F，B2)、中部叶(C3F，C2)和下部叶(X2F，X1)3个不同等级部位的烟叶作为试验样品，共计27份.参考高致明［20］、孙建锋［21］等的方法，分别选取样品的主脉、叶基部(从叶柄向上数，第三根一级侧脉内烟叶)、叶中部(叶面正中间上下各两根一级侧脉间烟叶)、叶尖部(从叶尖端向下数，第三根一级侧脉内烟叶)和叶边缘(叶面最宽处边缘10 mm内上下5 cm内的烟叶)样品.将试样烟叶回潮后，在干净的实验台面上用柳叶刀制备待测试样.

1.2 测定方法与数据处理

参照烟草行业标准［22－23］进行样品制备和铬、镍含量的测定，电感耦合等离子体质谱测定铬、镍的具体参数见表1，测定样品的数据统计信息见表2.采用DPS v7.05软件进行数据统计分析，LSD法进行数据间差异的显著性多重比较.

表1 仪器参数和元素测定参数Tab.1 Instrument parameters and determination of elements

2 结果与分析

2.1 烟草铬、镍含量在部位间的分布

铬、镍在烟草不同部位烟叶中基本表现为下部叶＞中部叶＞上部叶(表3).其中铬在上部叶中分布在1.15～1.33 mg/kg，镍为1.42 ～2.40 mg/kg;中部叶中铬含量分布在1.30 ～2.27 mg/kg，镍为1.80 ～2.59 mg/kg;下部叶铬为1.37 ～2.39 mg/kg，镍为1.42 ～3.02 mg/kg.

总得来看，铬和镍两元素在不同类型烟草中表现出镍含量高于铬含量的规律.这可能与土壤中镍、铬元素浓度和烟草对不同元素的吸收特性等有关.

2.2 铬在烟叶区位间的分布差异

三类型烟草各部位烟叶区位中铬含量均存在一定的差异(表4).

表2 样品中铬、镍测定结果统计信息Tab.2 Chromium and nickel in the sample determination results of statistical information

表3 烟草部位间铬、镍含量 (mg·kg－1)Tab.3 The content of chromium and nickel in different parts of tobacco leaves

表4 铬在烟草叶片区位间分布的比较 (mg·kg－1)Tab.4 Comparison of the distribution of chromium in tobacco leaf positions

烤烟各部位烟叶中铬含量的分布:上部叶表现为叶中部、叶基部和叶尖部含量较高，叶边缘和主脉则较低，其中主脉与叶中部铬含量差异极显著，其他区位间差异不显著;中部叶则表现出叶尖部、叶边缘较高，叶中部和叶基部次之，主脉最低，各区位间差异不显著;下部叶除了叶基部含量最高外，其他区位铬含量分布情况和中部叶类似，其中主脉铬含量与其他区位差异显著或极显著.总得来看，烤烟中铬元素以叶尖部、叶基部较高，叶中部、叶边缘次之，主脉最低.

白肋烟和马里兰烟各区位间铬含量分布特征基本相似，烟叶三部位中的分布规律基本表现一致:叶尖部、叶基部和叶边缘三区位含量较高，叶中部次之，主脉最低.不同含量水平间基本上表现出显著差异或极显著差异水平.

相同部位区位间的极差值能够反映铬含量在区位间分布的离散程度(表4)，能体现出该元素在烟叶中分布的均匀性.整体来看烤烟烟叶中铬含量均匀性较好，下部叶较其他两个部位均匀性较差.

从上述分析来看，烟叶区位间铬含量的分布情况基本表现为:叶尖部、叶基部、叶边缘＞叶中部＞主脉.从各区位间铬含量的极差来看，烟草类型间和部位间均存在一定的波动.

2.3 镍在烟叶区位间的分布差异

镍元素在不同烟草类型烟叶区位中的分布与铬元素表现出明显的差异(表5).

烤烟中上中下三部位烟叶镍元素含量基本上表现为主脉含量最高，叶尖部、叶边缘次之，叶基部和叶中部较低的规律.上部叶和下部叶中主脉与其他各区位差异性达到了显著或极显著水平，中部叶区位间差异性不明显.

白肋烟中镍元素的分布规律基本上与烤烟相似.主要表现为主脉含量最高，叶尖部、叶基部次之，叶边缘和叶中部稍低的规律.其中主脉与其他各区位的差异性达到了显著或极显著水平.

马里兰烟中镍元素分布情况表现为:上部叶中主脉最高，叶尖部次之，叶中部、叶基部和叶边缘较低;中部叶中主脉最高，叶边缘、叶尖部次之，叶中部和叶基部较低;下部叶中主脉最高，叶基部、叶边缘次之，叶尖部和叶中部较低.其中主脉与其他各区位间均表现出极显著性差异.总得来看，镍在马里兰烟中基本上以主脉含量最高、叶中部含量偏低，其他区位居中的规律.

从极差分析来看(表5)，各部位烟叶以烤烟分布的均匀性较好，马里兰烟次之，白肋烟较差，这与白肋烟和马里兰烟中镍元素含量在主脉中分布较其他区位偏高有关.与铬元素的分布均匀性比较可知，镍元素较之要差.

从上述分析来看，烟叶区位间镍含量的分布情况基本表现为:主脉＞叶尖部、叶基部、叶边缘＞叶中部.镍元素在不同烟草间均匀性分布存在一定差异.

表5 镍在烟草叶片区位间分布的比较(mg·kg－1)Tab.5 Comparison of the distribution of nickel in tobacco leaf positions

3 结语

从铬和镍两元素在地球上的分布来看，铬元素在地壳中含量比镍元素高，但铬元素的存在形态较镍元素稳定［24］，不易被植物吸收.本文研究显示，铬、镍两元素在烟草中的含量情况表现为镍元素高于铬元素，镍元素分布的均匀性较铬元素差.

烟叶生长始于胚胎分化，至幼叶生长期已经分化完备，在旺盛生长期细胞分裂逐渐停止但迅速伸长扩大，经过生理成熟期的干物质积累，最后到工艺成熟期的细胞分解衰老［25］.烟叶的叶尖部、叶基部和叶边缘生理叶龄相对叶中部老，干物质积累水平少.另外，重金属进入植物体后很容易与植株体内的蛋白以及其他高分子化合物结合而被固定，很难再被溶解、运输等［15，26］.因此，在生理叶龄较老、干物质积累少的叶尖部、叶基部和叶边缘的重金属水平相对叶中部来说较高，主脉最低.烟叶区位间铬含量的分布情况基本表现为:叶尖部、叶基部、叶边缘＞叶中部＞主脉.镍的分布表现为:主脉＞叶尖部、叶基部、叶边缘＞叶中部.镍在主脉中分布较其他区位高，造成这一现象的原因有待进一步研究.

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