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蔬菜等葉片能從大氣中吸收重金屬的事實(shí)也告訴我們，各種環(huán)境污染的影響是環(huán)環(huán)相扣的，污染的大氣會(huì)加重土壤的污染，從而生產(chǎn)出危險(xiǎn)的食物，對公眾的健康形成重大隱患

文/陳能場（廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所研究員）

來源：東方早報(bào)（2014年9月23日）

通常，一談到糧食或者蔬菜重金屬超標(biāo)，人們往往立刻聯(lián)想到土壤污染。在一些土壤污染確實(shí)比較突出的地區(qū)，這一聯(lián)想情有可原，但是，在土壤沒有什么人為污染的茶葉種植區(qū)，檢測出來的茶葉卻超標(biāo)了，或者明明在土壤污染不會(huì)超標(biāo)的地區(qū)，生產(chǎn)的茶葉鉛也超標(biāo)了，讓很多人百思不得其解。

其實(shí)葉片不單是個(gè)植物進(jìn)行光合作用的器官，其對大氣污染物質(zhì)的吸收和積累，是一條被人們忽略的途徑。有實(shí)驗(yàn)表明，在大氣污染的條件下，葉片吸收的污染物甚至可能高于來自土壤的污染物。

葉片吸收：重金屬污染一條重要的途徑

1996年希臘的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在距離希臘塞薩洛尼基市工業(yè)區(qū)1-2公里的蔬菜區(qū)，葉菜類中含有的鉛、 鋅、 鉻和錳很高，但這些元素在土壤中卻很低，值得一提的是大氣的顆粒物中鋅、 鎘、 鉛、 錳很高。

多項(xiàng)統(tǒng)計(jì)分析表明，蔬菜根的微量元素主要來自土壤，而蔬菜葉中的微量元素大多源于大氣，因?yàn)榇髿獬练e，葉菜類中鉛、 鉻和鎘積累性很高。當(dāng)然也發(fā)現(xiàn)蔬菜根對土壤中的鎘的積累比其他微量元素更高效。

在一個(gè)利用距離鉛鋅礦區(qū)分別100、500和1000米，同一土壤的蔬菜栽培研究中，45天后100米處的白菜的鉛含量是500處的1.4倍，1000米處的1.9倍, 而塑料棚上方（1米）與四周用農(nóng)用塑料膜隔離進(jìn)行栽培時(shí)，能大大降低葉片的鉛含量，且與距離遠(yuǎn)近無關(guān)，表明鉛鋅礦區(qū)附近大氣沉降對大白菜地上部分的重金屬(包括Cd、Pb 和Hg等)積累有直接的作用。

事實(shí)上，以不同方法的各種研究均證明了大氣污染對蔬菜等植物的葉片吸收重金屬有著直接的影響。

葉片吸收重金屬的研究概觀

早在19世紀(jì)中葉，人們就認(rèn)識(shí)到葉片能有效地吸收無機(jī)鹽，此后的數(shù)十年中，科學(xué)家嘗試給作物噴施氮、錳、銅和硼等元素，一些國家將葉片噴施尿素作為提高農(nóng)作物產(chǎn)量的一種方法，但其吸收機(jī)理一直沒有得到研究，直到上世紀(jì)50年代放射性同位素得到應(yīng)用，才開始研究葉片的吸收機(jī)理。

由于葉片能吸收重金屬，早在1971年植物就被用于環(huán)境監(jiān)測之中，但即便如此，人們依然不清楚植物體內(nèi)來自葉片的重金屬多少源于大氣，多少源于土壤，同位素鉛的應(yīng)用則很好地解決了這個(gè)問題，而今利用鉛同位素技術(shù)可以用于跟蹤在蔬菜中鉛污染的來源。

有研究表明，蔬菜中來自大氣的鉛可占辣椒根的 30%~77%，莖的43%~71%，葉片的72%~85%，果實(shí)的90%,整株植物中10%~70%的鉛來自于土壤。如今，人們對葉片的氣孔和角質(zhì)層通路定向開發(fā)納米粒子，并通過葉片吸收到體內(nèi)，提高植物的抗病性。

葉片通過什么吸收重金屬

植物葉片的表面有葉孔和角質(zhì)層。葉孔用于氣體交換如吸收CO2用于光合作用，熱量交換，蒸發(fā)水分。角質(zhì)層是個(gè)生物屏障，阻止植物體內(nèi)水分和物質(zhì)分子的擴(kuò)散并構(gòu)成抵御不利的環(huán)境壓力，使得植物的生命得以延續(xù)，但也正是這一角質(zhì)層可以防止有害的化學(xué)滲透，如大氣污染、葉面施肥等。

角質(zhì)層之下是表皮細(xì)胞層葉片表皮的特性，氣孔、形狀、表皮細(xì)胞的數(shù)量、角質(zhì)層和表皮毛對于蒸發(fā)損失和氣體交換起著舉足輕重的作用。角質(zhì)層是由不溶性聚合物角質(zhì)組成框架,水溶性蠟嵌入其中并突出表面。

葉面上的物質(zhì)滲透到葉中有兩條通路，即氣孔通路和角質(zhì)層通路。典型的氣孔大小是在微米尺寸范圍，氣孔通路允許的更大納米級(jí)（<100納米）粒子進(jìn)入角質(zhì)層的通路可以分為兩種途徑：脂類通道和水通道。葉片角質(zhì)層遍布著大量的親水性通道，可以讓水分子和小溶質(zhì)分子如礦質(zhì)元素和碳水化合物滲透進(jìn)來，角質(zhì)層上的這些通道的直徑<1納米，每平方米高達(dá)10億個(gè)。

這些通道帶有負(fù)電荷，且由外向內(nèi)逐漸增強(qiáng)，有利于陽離子的進(jìn)入。因此葉片吸收外來物質(zhì)時(shí)正離子比負(fù)離子快，而微小的不帶電荷的分子例如尿素特別迅速。

人們普遍認(rèn)為，大部分離子態(tài)的營養(yǎng)物質(zhì)的吸收是通過角質(zhì)層，但溶質(zhì)也可以間接地通過氣孔進(jìn)入葉片中，由于水的表面張力、葉片表面的疏水性，以及氣孔的幾何形狀，小水滴是不可能進(jìn)入氣孔的，此外在夜晚噴撒葉肥時(shí)離子進(jìn)入葉片的速度更快，而在夜晚氣孔是關(guān)閉的。

后來科學(xué)家Eichert 證明了大的陰離子可以通過氣孔進(jìn)入葉片中，氣孔的確可以為葉片提供有限量的養(yǎng)分。但對于氣體顆粒物，特別大粒級(jí)的顆粒物，則只能通過氣孔進(jìn)入葉片內(nèi)。

葉片吸收重金屬的量和影響因素

研究證實(shí)，植物的葉子可以吸收大氣顆粒物中的重金屬。有研究讓成熟的白菜和菠菜的葉子暴露于單種金屬氧化物的顆粒（氧化鎘、 三氧化二銻和氧化鋅）或以鉛為主的復(fù)合顆粒物PM，然后測定葉片和顆粒物中的重金屬總量和有效量，并用掃描電子顯微鏡和能量發(fā)散X-射線微量分析技術(shù)來研究顆粒物與葉片間的相互作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)葉片能吸收很多的鎘、銻、鋅和鉛，吸收量與植物品種和顆粒物的性質(zhì)有關(guān)。

顆粒物占據(jù)葉孔的比例高達(dá)12%，同時(shí)與顆粒物的重金屬相比，葉片中的重金屬的有效性提高了，這表明吸收到葉片內(nèi)后形態(tài)發(fā)生了變化。

另一項(xiàng)以生菜、香菜和黑麥草等的研究證實(shí)了葉片中的鉛轉(zhuǎn)為碳酸鉛和有機(jī)態(tài)鉛，在更內(nèi)部的有機(jī)層中主要形成了硫酸鉛，同時(shí)發(fā)現(xiàn)葉孔和角質(zhì)層滲透是兩條重要的吸收途徑。

一項(xiàng)利用同位素鉛來研究野生植物鉆形紫菀的鉛來源的結(jié)果顯示，雖然植物鉛根>葉>莖，但葉片中的鉛72.2%來自總懸浮顆粒（含鉛96.5 ± 63.5 納克/立方米）。

葉片吸收重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)有哪些？

蔬菜等葉片能從大氣中吸收重金屬，在研究上提醒人們不能忽視除了土壤之外的另一條重要途徑，同時(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中，尤其在大氣污染的存在下，容易造成蔬菜特別是葉菜類的重金屬含量超標(biāo)，給人體健康帶來更大的風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)，葉片吸收重金屬也讓人對處于城郊、高速公路附近、重霾地區(qū)的蔬菜的安全性提出質(zhì)疑。近年來，熱心陽臺(tái)種植、城市園藝甚至自己種植有機(jī)蔬菜的人不少，但是，在進(jìn)行這些都市園藝種植的同時(shí)，既要考慮土壤的安全，同時(shí)需要對大氣污染的危害更加留意。

蔬菜等葉片能從大氣中吸收重金屬的事實(shí)也告訴我們，各種環(huán)境污染的影響是環(huán)環(huán)相扣的，污染的大氣會(huì)加重土壤的污染，從而生產(chǎn)出危險(xiǎn)的食物，對公眾的健康形成重大隱患。

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