导 读
蔬菜等叶片能从大气中吸收重金属的事实也告诉我们，各种环境污染的影响是环环相扣的，污染的大气会加重土壤的污染，从而生产出危险的食物，对公众的健康形成重大隐患
文/陈能场（广东省生态环境与土壤研究所研究员）
来源：东方早报（2014年9月23日）
通常，一谈到粮食或者蔬菜重金属超标，人们往往立刻联想到土壤污染。在一些土壤污染确实比较突出的地区，这一联想情有可原，但是，在土壤没有什么人为污染的茶叶种植区，检测出来的茶叶却超标了，或者明明在土壤污染不会超标的地区，生产的茶叶铅也超标了，让很多人百思不得其解。
其实叶片不单是个植物进行光合作用的器官，其对大气污染物质的吸收和积累，是一条被人们忽略的途径。有实验表明，在大气污染的条件下，叶片吸收的污染物甚至可能高于来自土壤的污染物。
叶片吸收：重金属污染一条重要的途径
1996年希腊的一项研究发现，在距离希腊塞萨洛尼基市工业区1-2公里的蔬菜区，叶菜类中含有的铅、 锌、 铬和锰很高，但这些元素在土壤中却很低，值得一提的是大气的颗粒物中锌、 镉、 铅、 锰很高。
多项统计分析表明，蔬菜根的微量元素主要来自土壤，而蔬菜叶中的微量元素大多源于大气，因为大气沉积，叶菜类中铅、 铬和镉积累性很高。当然也发现蔬菜根对土壤中的镉的积累比其他微量元素更高效。
在一个利用距离铅锌矿区分别100、500和1000米，同一土壤的蔬菜栽培研究中，45天后100米处的白菜的铅含量是500处的1.4倍，1000米处的1.9倍, 而塑料棚上方（1米）与四周用农用塑料膜隔离进行栽培时，能大大降低叶片的铅含量，且与距离远近无关，表明铅锌矿区附近大气沉降对大白菜地上部分的重金属(包括Cd、Pb 和Hg等)积累有直接的作用。
事实上，以不同方法的各种研究均证明了大气污染对蔬菜等植物的叶片吸收重金属有着直接的影响。
叶片吸收重金属的研究概观
早在19世纪中叶，人们就认识到叶片能有效地吸收无机盐，此后的数十年中，科学家尝试给作物喷施氮、锰、铜和硼等元素，一些国家将叶片喷施尿素作为提高农作物产量的一种方法，但其吸收机理一直没有得到研究，直到上世纪50年代放射性同位素得到应用，才开始研究叶片的吸收机理。
由于叶片能吸收重金属，早在1971年植物就被用于环境监测之中，但即便如此，人们依然不清楚植物体内来自叶片的重金属多少源于大气，多少源于土壤，同位素铅的应用则很好地解决了这个问题，而今利用铅同位素技术可以用于跟踪在蔬菜中铅污染的来源。
有研究表明，蔬菜中来自大气的铅可占辣椒根的 30%~77%，茎的43%~71%，叶片的72%~85%，果实的90%,整株植物中10%~70%的铅来自于土壤。如今，人们对叶片的气孔和角质层通路定向开发纳米粒子，并通过叶片吸收到体内，提高植物的抗病性。
叶片通过什么吸收重金属
植物叶片的表面有叶孔和角质层。叶孔用于气体交换如吸收CO2用于光合作用，热量交换，蒸发水分。角质层是个生物屏障，阻止植物体内水分和物质分子的扩散并构成抵御不利的环境压力，使得植物的生命得以延续，但也正是这一角质层可以防止有害的化学渗透，如大气污染、叶面施肥等。
角质层之下是表皮细胞层叶片表皮的特性，气孔、形状、表皮细胞的数量、角质层和表皮毛对于蒸发损失和气体交换起着举足轻重的作用。角质层是由不溶性聚合物角质组成框架,水溶性蜡嵌入其中并突出表面。
叶面上的物质渗透到叶中有两条通路，即气孔通路和角质层通路。典型的气孔大小是在微米尺寸范围，气孔通路允许的更大纳米级（<100纳米）粒子进入角质层的通路可以分为两种途径：脂类通道和水通道。叶片角质层遍布着大量的亲水性通道，可以让水分子和小溶质分子如矿质元素和碳水化合物渗透进来，角质层上的这些通道的直径<1纳米，每平方米高达10亿个。
这些通道带有负电荷，且由外向内逐渐增强，有利于阳离子的进入。因此叶片吸收外来物质时正离子比负离子快，而微小的不带电荷的分子例如尿素特别迅速。
人们普遍认为，大部分离子态的营养物质的吸收是通过角质层，但溶质也可以间接地通过气孔进入叶片中，由于水的表面张力、叶片表面的疏水性，以及气孔的几何形状，小水滴是不可能进入气孔的，此外在夜晚喷撒叶肥时离子进入叶片的速度更快，而在夜晚气孔是关闭的。
后来科学家Eichert 证明了大的阴离子可以通过气孔进入叶片中，气孔的确可以为叶片提供有限量的养分。但对于气体颗粒物，特别大粒级的颗粒物，则只能通过气孔进入叶片内。
叶片吸收重金属的量和影响因素
研究证实，植物的叶子可以吸收大气颗粒物中的重金属。有研究让成熟的白菜和菠菜的叶子暴露于单种金属氧化物的颗粒（氧化镉、 三氧化二锑和氧化锌）或以铅为主的复合颗粒物PM，然后测定叶片和颗粒物中的重金属总量和有效量，并用扫描电子显微镜和能量发散X-射线微量分析技术来研究颗粒物与叶片间的相互作用，结果发现叶片能吸收很多的镉、锑、锌和铅，吸收量与植物品种和颗粒物的性质有关。
颗粒物占据叶孔的比例高达12%，同时与颗粒物的重金属相比，叶片中的重金属的有效性提高了，这表明吸收到叶片内后形态发生了变化。
另一项以生菜、香菜和黑麦草等的研究证实了叶片中的铅转为碳酸铅和有机态铅，在更内部的有机层中主要形成了硫酸铅，同时发现叶孔和角质层渗透是两条重要的吸收途径。
一项利用同位素铅来研究野生植物钻形紫菀的铅来源的结果显示，虽然植物铅根>叶>茎，但叶片中的铅72.2%来自总悬浮颗粒（含铅96.5 ± 63.5 纳克/立方米）。
叶片吸收重金属的健康风险有哪些？
蔬菜等叶片能从大气中吸收重金属，在研究上提醒人们不能忽视除了土壤之外的另一条重要途径，同时在现实生活中，尤其在大气污染的存在下，容易造成蔬菜特别是叶菜类的重金属含量超标，给人体健康带来更大的风险。
同时，叶片吸收重金属也让人对处于城郊、高速公路附近、重霾地区的蔬菜的安全性提出质疑。近年来，热心阳台种植、城市园艺甚至自己种植有机蔬菜的人不少，但是，在进行这些都市园艺种植的同时，既要考虑土壤的安全，同时需要对大气污染的危害更加留意。
蔬菜等叶片能从大气中吸收重金属的事实也告诉我们，各种环境污染的影响是环环相扣的，污染的大气会加重土壤的污染，从而生产出危险的食物，对公众的健康形成重大隐患。
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