我国烟草重金属研究现状及农业减害方略

摘要 重金属是影响烟叶安全性的重要因素。本文从我国主要烟区土壤和烟叶重金属的含量状况,烟草对重金属的吸收、分配与向烟气中的传输,重金属对烟草生长发育、生理代谢和产量品质的影响,降低烟草重金属含量的技术等方面对重金属的研究现状进行了综述,并提出了减少重金属危害的建议和对策。      

烟草重金属研究概述

综述了卷烟及其辅助材料中重金属的含量和迁移、烟草对重金属的吸收、积累及影响因素,提出了我国烟草重金属研究中存在的问题及方向。     

土壤重金属处理对烟草中As、Cd、Hg和Pb的累积与分布的影响

为了解不同重金属处理烟草中重金属的累积及分布特征,进行了高、中、低浓度的砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)及其复合处理盆栽试验。结果表明:烟叶中As、Cd和Pb元素含量随时间变化规律为:初期收获期、中期,Hg为中期收获期初期。重金属污染胁迫下,烟草中重金属累积分布特征为:As和Pb为根茎叶,Cd为茎根叶,Hg为根叶茎(对照:叶根茎)。烟草中重金属(除Hg)含量总体随外源添加浓度的增大而显著增大(p0.05)。复合处理烟叶中重金属含量低于单元素处理。烟叶中重金属增幅顺序为AsCdPbHg,As和Cd处理间烟草(根、茎和叶)中As和Cd含量均差异显著。可见,烟草对土壤As和Cd污染最为敏感,烟草种植时应尽量选择土壤As和Cd含量较低的区域以避免其过度累积。     

土壤-气候和烤烟品种及其互作对昭通烟叶重金属含量的影响

在云南昭通10个植烟生态区进行田间试验,以探讨土壤-气候、烟草品种及其互作对烟叶重金属含量的影响。结果表明,昭通烟区烟叶铜、汞和砷含量较低,镍含量较高,而锌、铅和镉与其他烟区烟叶的含量相当。土壤-气候、烟草品种及其互作和烟叶等级对昭通烟叶重金属含量的影响程度不同,它们对烟叶中7种化学成分含量总变异的贡献率分别为57.3%、3.4%、22.3%、17.0%,土壤-气候对烟叶重金属含量的影响最大,品种的影响最小。在土壤-气候因素中,土壤对烟叶重金属含量的影响具有主导性和普遍性,气象因子的作用则是次要的。     

甲霜灵与镉复合污染对烟草生长发育及光合性能的影响

为明确农药和重金属复合污染对烟草生长和光合性能的影响,通过盆栽试验模拟烟田在农药甲霜灵和重金属镉单一及复合污染条件下烟草生长发育及光合性能对污染胁迫的响应。研究结果表明,20 mg/kg甲霜灵单一污染对烟草根生物量、叶绿素和类胡萝卜素等光合色素含量和净光合速率、气孔导度及蒸腾速率等光合参数均有不同程度抑制作用,但在生长前期对株高有显著促进作用;20 mg/kg镉单一污染对烟草主要植物学性状、总生物量、光合色素含量及光合参数指标均具有不同程度抑制作用;在甲霜灵和镉复合污染条件下,两种污染物对烟草总生物量及光合参数的抑制,在整个生育期均表现为协同作用,其对烟草光合色素含量的抑制则在烟草生育前期表现为协同、后期表现为拮抗作用。此外,等浓度镉污染对烟草生物量、光合色素及光合作用的抑制作用强于甲霜灵。研究结果显示,甲霜灵与镉复合污染对烟草生长发育及光合性能均产生一定生态毒性效应,且毒性效应会随着烟草发育进程而改变。     

江西省烟田肥料中重金属含量分析与评价

为探明江西省烟田常用肥料中重金属的质量安全状况,采集了钙镁磷肥、镁肥、钾肥、硼肥、有机肥、有机-无机复混肥和烟草专用肥样品,通过ICP-MS法分析了样品中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量,并使用内梅罗指数法对其质量进行了评价。结果发现,江西省烟田肥料重金属含量总体处于安全水平,但各类肥料中重金属含量差异较大,钙镁磷肥、有机肥和有机-无机复混肥中重金属含量较高,且钙镁磷肥中Cr和有机-无机复混肥中As存在超标现象;镁肥、钾肥和硼肥中重金属含量较低。方差分析显示,钙镁磷肥中Cr和Ni、有机肥中Cd和Hg、有机-无机复混肥中Zn含量均显著高于其他肥料。     

江西抚州烟区土壤重金属风险评估与外源分析

为定量评价抚州烟区土壤重金属污染风险和外源因素,采用野外采样和室内检测,对土壤、肥料和灌溉水重金属状况进行了分析。结果表明,抚州植烟土壤重金属污染总体风险较低;烟用肥料和灌溉水重金属均低于相关限量标准,但复合肥中的As和Cr、磷肥中的Cr、有机肥中的Cd和Hg占土壤外源重金属总量的比例均超过17%,是抚州烟草生产中需主要关注和控制的重金属元素,其中有机肥是控制的重点;烟草生产季Cd外源总量占对应耕层土壤Cd含量的比例高于As、Cr、Hg和Pb,达到0.81%。所以Cd是抚州烟区土壤重金属控制的重中之重,外源控制以肥料为主。     

烟草重金属污染及其防控措施研究进展

探讨了重金属污染对烟草生长发育、烟叶品质、生理代谢及细胞结构等方面的影响,阐述了烟草对重金属的转运及分布规律,并对防控修复措施及未来研究方向提出了建议.     

施肥对植烟土壤重金属输入的影响

采用调研和取样分析方式,研究了环神农架地区4县烟叶生产的主要肥水管理方式和4类16种主要烟用肥料的重金属含量,估算了该区烟叶生产对7种植烟土壤重金属(Cr,Ni,Cu,Zn,As,Cd,Pb)的输入及不同肥料对重金属输入的影响.研究结果显示,16种肥料中以Cr,Ni和Pb的检出率最高,均为93 75%,Cd的检出率最低,仅在两个磷肥样品中检出,检出率为12 50%;4类主要肥料种类中,钾肥中各种重金属含量均较低,不会对土壤中重金属积累造成影响,而磷肥中多种重金属含量较高,尤其是Cd的含量,最高可达0 88 mg/kg,大量施用磷肥有可能对烟叶中Cd含量的控制造成不利影响;环神农架地区烟草生产每季对Cr,Ni,Cu,Zn,As,Cd,Pb的平均输入量分别约为12 96,5 67,11 55,50 03,4 98,0 05,19 16 g/hm2,4类肥料中,磷肥是主要的重金属元素携入者,对除Zn以外其他6种元素的输入贡献率均在50%以上,烟草专用肥是Cr和As(除磷肥以外)的主要携入者,对两元素的平均输入贡献率在40%以上,饼肥则是Cu和Zn的主要携入者,对两元素的输入平均贡献率接近50%.     

烟草废弃物生物炭元素组成及其重金属安全性研究

为明确热解温度对不同烟草废弃物生物炭中元素组成及重金属安全性的影响,以烟秆、烟梗及废弃烟叶为原材料,研究了2种热解温度(450℃和600℃)下制备生物炭的产率、元素组成、重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb)含量及其浸出毒性特征。结果表明,当热解温度从450℃升至600℃,各废弃物生物炭的产率降低,生物炭中的碳(C)含量升高,而氮(N)和氧(O)含量降低;其中烟梗炭的产率最高,烟秆炭的碳含量及烟叶炭的氮含量最高。随热解温度升高,各生物炭中Ni、Cu、Zn、As和Pb等重金属含量均呈不同程度升高,而烟叶炭中Cr及烟梗和烟叶炭中Cd含量在600℃热解温度下显著低于原材料中含量;随热解温度升高,烟梗炭的Cr、As元素和烟叶炭的Zn、As元素的相对富集系数(REF)下降,且由富集趋势(REF>1)转为挥发趋势(REF<1);烟叶炭的Ni、Cu元素则由挥发趋势转为富集趋势。各生物炭中重金属的沥滤浸出毒性(TCLP)均低于其原材料浸出液,生物炭浸出液中Cu、Cd和Pb含量随热解温度升高而降低,As含量呈相反趋势,各生物炭浸出液重金属含量均低于GB 5085.3-2007浸出毒性规定限量值,表明烟草废弃物生物炭的重金属浸出毒性较低,可以在农田中安全施用。