汪季濤　楊波　姚忠達(dá)　藍(lán)周煥　胡海洲

摘 要 為探索硒元素對(duì)烤煙煙葉中重金屬累積的拮抗效應(yīng)，以烤煙K326為試驗(yàn)材料，研究了不同硒元素施用量對(duì)烤后煙葉中鉛、砷、鎘、鉻和汞等5種重金屬含量及化學(xué)成分的影響。結(jié)果表明，基施硒元素能顯著提高烤后煙葉中硒元素的含量，適量的施用硒元素可以生產(chǎn)出富硒煙葉，同時(shí)改善煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，提高煙葉的工業(yè)可用性。綜合來看，1.80～2.70 kg/hm2的硒元素能顯著降低烤后煙葉鉛、鎘和汞的含量，而在本試驗(yàn)0～3.60 kg/hm2的硒元素施用量范圍內(nèi)，基施硒元素對(duì)烤后煙葉中砷、鉻含量無顯著消減作用。

關(guān)鍵詞 硒元素；重金屬；烤煙；消減

中圖分類號(hào) TS411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract To explore the antagonism effect of selenium on the accumulation of heavy metals in tobacco， the effects of different doses of selenium on the content of selenium， lead， arsenic， cadmium， chromium， mercury and inner quality were investigated in flue-cured tobacco K326. The results showed that basal selenium could significantly increase selenium content in flue-cured tobacco leaves， after a suitable amount of selenium could produce selenium-rich and higher quality tobacco. Taken together， 1.80-2.70 kg/hm2 selenium could significantly reduce the content of lead， cadmium and mercury in flue-cured tobacco leaves. Within the doses of 0～3.60 kg/hm2 selenium designed in this experiment， there was no significant reduction effect on the content of arsenic and chromium in flue-cured tobacco leaves.

Key words Selenium；Heavy metal；Flue-cured tobacco；Reduction

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.11.004

隨著吸煙與健康關(guān)系研究的不斷深入，煙草中重金屬含量及其對(duì)人體健康的潛在危險(xiǎn)日益受到關(guān)注[1-3]。研究發(fā)現(xiàn)，在眾多的植物中，煙草屬于易富集重金屬的一種經(jīng)濟(jì)作物，可將被重金屬污染土壤中的鉛、砷、鎘、鉻、汞等重金屬富集到植株的根、莖、葉中[4-5]。卷煙在抽吸過程中，這些重金屬可通過主流煙氣進(jìn)入人體，對(duì)人體造成潛在的危害[6-8]。有研究報(bào)道，吸煙己成為煙民某些重金屬的主要來源之一[9-10]。

微量元素硒（Se）是人體14種必須的微量營(yíng)養(yǎng)元素之一[11]，同時(shí)也是植物生長(zhǎng)發(fā)育的有益元素，不僅在維護(hù)人體健康上發(fā)揮獨(dú)特的生理功能[12]，而且在促進(jìn)植物生長(zhǎng)、改善品質(zhì)、增加產(chǎn)量等方面發(fā)揮著重要生物學(xué)效應(yīng)[13-14]。目前在煙草上，對(duì)硒的研究主要集中在硒對(duì)煙草的營(yíng)養(yǎng)，如硒在煙草各部位或器官的分布，土壤硒含量與煙葉硒含量的關(guān)系，噴施硒肥對(duì)煙草的生長(zhǎng)、發(fā)育、品質(zhì)的影響等方面[15]，針對(duì)硒元素對(duì)煙草中重金屬累積的拮抗效應(yīng)方面研究尚無報(bào)道。為此，筆者以烤煙K326品種為試驗(yàn)材料，考察不同硒元素施用量對(duì)烤后煙葉中鉛、砷、鎘、鉻和汞等5種重金屬含量的影響，為揭示煙草體內(nèi)硒與重金屬之間的拮抗關(guān)系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

安徽中煙福建上杭基地廬豐上坊科技示范園區(qū)，種植品種為K326。試驗(yàn)土壤類型為砂壤土，肥力中等，速效N、P、K含量分別為142.6、17.6、134.7 mg/kg；鉛為8.58 mg/kg、砷為4.84 mg/kg、鎘為0.21 mg/kg、鉻為7.69 mg/kg、汞為0.56 mg/kg、硒為0.65 mg/kg。海拔180 m，pH值為6.78，電導(dǎo)率為40 μs/cm。排灌方便，光照充足，前作晚稻，試驗(yàn)面積約為1.67 hm2。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)3行區(qū)，小區(qū)長(zhǎng)21.5 m，小區(qū)面積71 m2，每小區(qū)種植126株，行株距為1.1 m × 0.5 m。供試硒肥為蘇州硒谷科技有限公司提供的納米硒植物營(yíng)養(yǎng)劑，礦物硒含量為12 g/kg。設(shè)5個(gè)處理，3次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)，采用隨機(jī)區(qū)組排列。S1：硒元素0 kg/hm2作為對(duì)照；S2：基施硒元素0.90 kg/hm2；S3：基施硒元素1.80 kg/hm2；S4：基施硒元素2.70 kg/hm2；S5：基施硒元素3.60 kg/hm2。試驗(yàn)的育苗及大田管理、采收烘烤等相關(guān)環(huán)節(jié)均按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，整個(gè)試驗(yàn)安排在土壤條件均勻一致的同一地塊進(jìn)行。

1.2.2 樣品檢測(cè) 各個(gè)處理選取9～11葉位的中部葉為對(duì)象，檢測(cè)烤后煙葉的鉛、砷、鎘、鉻、汞和硒元素的含量。

參照《煙草及煙草制品鉻、鎳、砷、硒、鎘、鉛的測(cè)定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》制樣方法。稱取約0.25 g試樣，精確至0.1 mg，置于微波消解內(nèi)膽中，向微波消解內(nèi)膽中依次加入5.0 mL 65%硝酸，2.0 mL 30%過氧化氫，3 mL 36.6%鹽酸，將消解內(nèi)膽放入消解罐中，旋緊密封，置于微波消解儀中，至溶液呈透明淺黃綠色。同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)和質(zhì)控樣品。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所得檢測(cè)數(shù)據(jù)采用EXCEL，DPS和SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硒元素施用量對(duì)煙葉中硒含量的影響

不同硒元素施用量處理對(duì)烤后煙葉中硒含量的影響如圖1所示?？梢钥闯?，隨著硒元素施用量的增加，煙葉中硒含量成線性上升趨勢(shì)。除S2處理煙葉的硒含量與對(duì)照沒有顯著差異外，S3、S4、S5處理煙葉中硒含量均顯著高于對(duì)照處理，分別比對(duì)照提高了144.33%、317.41%和530.33%。說明外源添加硒元素可以顯著提高煙葉中的硒含量，并且在本試驗(yàn)所設(shè)置硒元素施用量范圍內(nèi)（0.90～3.60 kg/hm2），隨著硒元素施用量的增加，烤后煙葉硒含量提高，煙葉硒含量與硒元素施用量成正比。

2.2 不同硒元素施用量對(duì)煙葉中鉛含量的影響

煙葉中鉛的含量對(duì)硒元素處理的劑量具有不同程度的響應(yīng)，結(jié)果如圖2所示。S2和S5處理煙葉的鉛含量與對(duì)照相比沒有顯著差異，S3和S4處理煙葉的鉛含量分別比對(duì)照降低了9.40%和9.65%。說明低劑量或高劑量的硒元素處理不能降低煙葉中的鉛含量，而適量的硒處理可以降低烤后煙葉中鉛的含量，并達(dá)到顯著水平。

2.3 不同硒元素施用量對(duì)煙葉中砷含量的影響

不同硒元素施用量對(duì)煙葉中砷含量的影響如圖3所示。與對(duì)照S1處理相比，S2和S3處理對(duì)煙葉中砷含量具有一定的降低作用，但差異不顯著；S4處理的砷含量略低于對(duì)照處理，差異不顯著；S5處理的煙葉中砷含量反而略高于對(duì)照處理，但差異也不顯著。說明在本試驗(yàn)設(shè)計(jì)硒元素施用量范圍內(nèi)，硒對(duì)烤后煙葉的砷含量沒有顯著影響。

2.4 不同硒元素施用量對(duì)煙葉中鎘含量的影響

從圖4可以看出，各個(gè)硒元素處理的煙葉鎘含量均低于不施硒肥處理S1，且中等硒元素施用量對(duì)鎘的消減效果比較高或較低施用量處理的效果略好。其中，S3處理，即施用量150 kg/hm2的處理，鎘的降低達(dá)到55.79%。S2、S4和S5處理鎘含量比對(duì)照分別降低了42.04%、47.70%和40.61%。說明硒元素的施用對(duì)煙葉中鎘的含量具有顯著的消減作用，但消減作用對(duì)硒元素劑量的響應(yīng)不是隨著施用量的增加而提高，各個(gè)處理之間的消減作用沒有顯著性的差異。

2.5 不同硒元素施用量對(duì)煙葉中鉻含量的影響

不同硒元素施用量處理的煙葉鉻含量變化如圖5所示。從圖可知，S2、S3和S5處理鉻含量反而略微上升，只有S4處理鉻含量略微下降，但總體含量變化不顯著。說明不同劑量的硒元素處理對(duì)烤后煙葉中鉻的含量影響無顯著差異，硒元素的施用對(duì)煙葉中鉻的富集無拮抗作用。

2.6 不同硒元素施用量對(duì)煙葉中汞含量的影響

從圖6可以看出，硒元素處理的煙葉汞含量均不同程度的低于對(duì)照處理。除S2處理與對(duì)照差異不顯著以外，S3、S4、S5處理的汞含量均顯著低于對(duì)照處理。其中S4處理，煙葉中汞的含量降低幅度最大，達(dá)到22.44%；S3和S5處理分別比對(duì)照S1降低12.20%和19.49%。說明硒對(duì)煙葉中汞的累積具有一定的拮抗作用，隨著硒元素劑量的增加，硒對(duì)煙草吸收汞的拮抗作用也提高。

2.7 不同硒元素施用量對(duì)化學(xué)成分的影響

硒元素的施用量對(duì)煙葉的常規(guī)化學(xué)成分的影響如表1所示，從整體數(shù)據(jù)分析可知，隨著硒元素施用量的增加，總糖、還原糖含量總體表現(xiàn)為先升后降的趨勢(shì)；總植物堿含量總體表現(xiàn)為略微降低的趨勢(shì)；總鉀含量表現(xiàn)為隨著硒肥量增加而上升的趨勢(shì)；對(duì)總氯含量來說，施用硒元素與對(duì)照S1處理差異不明顯，且各處理之間氯含量變化無明顯規(guī)律性；與對(duì)照相比，施用硒肥處理鉀氯比均上升，且隨著濃度的提高而表現(xiàn)為上升的趨勢(shì)。說明施用硒元素對(duì)煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性具有較好的改善作用，且中等硒元素施用量效果要比高施用量明顯。

3 討論與結(jié)論

隨著吸煙與健康問題的日益尖銳，煙草的安全性成為了煙草科學(xué)的一個(gè)重要研究方向，提高煙葉中硒的含量可以增加煙草的安全性[16-17]，而通過外源施用硒元素或在富硒的土壤中栽培煙草可以獲得硒含量較高的煙葉。梁克中[18]研究了在成熟期葉面噴施濃度為10～40 mg/mL的硒微肥溶液，煙葉硒含量平均為3.63 mg/kg，可以生產(chǎn)出合乎需要的富硒煙葉。本試驗(yàn)結(jié)果表明增加硒元素的施用量，煙葉中硒含量成上升趨勢(shì)，說明通過外源施用硒元素可以一定程度提高煙葉中硒含量，而且同時(shí)改善了煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，提高了煙葉的工業(yè)可用性。

硒作為人體中一種重要的微量元素，其對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的緩解機(jī)制也開始受到關(guān)注[19]。張海英等[20]研究發(fā)現(xiàn)草莓葉面噴施適宜濃度的硒元素（即2.5～5.0 mg/L），在提高草莓硒含量的同時(shí)，可以降低Cd和Pb的含量。譚周磁等[21]研究了水稻補(bǔ)施低濃度的硒可降低大米中鉛、鎘和鉻等重金屬的含量。本研究中，利用植物體內(nèi)重金屬元素之間的“拮抗”或“協(xié)同”作用，通過施用硒元素可以較明顯的降低煙葉中鉛、鎘和汞的含量，綜合來看，中高劑量的硒元素施用量（150～225 kg/hm2）有利于鉛、鎘和汞的降低。但是從本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的硒元素劑量試驗(yàn)結(jié)果表明，硒元素的施用對(duì)煙草富集砷、鉻無顯著的拮抗作用。

參考文獻(xiàn)

[1] Halina M， Milena S， Magdalena D. Pro-inflammatory effects of metals in persons and animals exposed to tobacco smoke[J]. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology， 2015（29）： 1-10.

[2] Verma S， Yadav S， Singh I. Trace metal concentration in different Indian tobacco products and related health implications[J]. Food and Chemical Toxicology， 2010， 48（8-9）： 2 291-2 297.

[3] landsberger S， Wu D. The impact of heavy metals from environmental tobacco smoke on indoor air quality as determined by Compton suppression neutron activation analysis[J]. Science of the Total Environment， 1995（173-174）： 323-337.

[4] 張艷玲， 周漢平. 煙草重金屬研究概述[J].煙草科技， 2004（12）： 20-23.

[5] 蘇賢坤， 莊文賢， 李繼新.重金屬對(duì)烤煙的影響及其治理技術(shù)與策略[J]. 中國(guó)煙草科學(xué)， 2008， 29（4）： 57-61.

[6] Rim K， Amel H C. Head and neck cancer due to heavy metal exposure via tobacco smoking and professional exposure： A review[J]. Toxicology and Applied Pharmacology， 2010， 248（2）： 71-88.

[7] Stefan W， Lars G， Thomas L. Environmental tobacco smoke（ETS）exposure in children with asthma-relation between lead and cadmium， and cotinine concentrations in urine[J]. Respiratory Medicine， 2005， 99（12）： 1 521-1 527.

[8] Melita K， Milan J. The association of exposure to cadmium through cigarette smoke with pregnancy-induced hypertension in a selenium deficient population[J]. Environmental Toxicology and Pharmacology， 2007， 24（1）： 72-78.

[9] Paavo P， Pertti K， Sisko A， et al. Cadmium and chromium as markers of smoking in human lung tissue[J]. Environmental Research， 1989， 49（2）： 197-207.

[10] George P L， Linda L C， William J J， et al. Contribution of cigarette smoking to cadmium accumulation in man [J]. The Lancet， 1972， 299（7 745）： 291-292.

[11] Joanna P， Halina G. The role of selenium in human conception and pregnancy[J]. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology， 2015（29）： 31-38.

[12] Dolph L H， Petra A T， Bradley A C， et al. Selenium and selenocysteine： roles in cancer， health， and development[J]. Trends in Biochemical Sciences， 2014， 39（3）：112-120.

[13] Zhang M， Tang S H， Huang X， et al. Selenium uptake， dynamic changes in selenium content and its influence on photosynthesis and chlorophyll fluorescence in rice（Oryza sativa L.）[J]. Environmental and Experimental Botany， 2014， 107： 39-45.

[14]Han D， Li X H， Xiong S L， et al. Selenium uptake， speciation and stressed response of Nicotianatabacum L.[J]. Environmental and Experimental Botany， 2013， 95： 6-14.

[15] Xu Z H， Shao H F， Li S. Relationships between the selenium content in flue-cured tobacco leaves and the selenium content in soil in Enshi， China tobacco-growing area[J]. Pakistan Journal of Botany， 2012， 44（5）： 1 563-1 568.

[16] 吳 芳， 聶榮邦. 煙葉硒蛋白及富硒煙葉研究進(jìn)展[J]. 作物研究， 2007， 21（5）： 722-724.

[17] 李叢民， 田維群. 煙草中微量元素硒對(duì)焦油的影響研究[J]. 微量元素與健康研究， 1999， 16（4）： 77.

[18]梁克中. 硒微肥對(duì)煙葉硒含量的影響[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004， 19（5）： 611-613.

[19] 呂選忠， 宮象雷，唐 勇. 葉面噴施鋅或硒對(duì)生菜吸收鎘的拮抗作用研究[J]. 土壤學(xué)報(bào)， 2006， 43（5）： 868-870.

[20] 張海英， 韓 濤， 田 磊，等. 草莓葉面施硒對(duì)其重金屬鎘和鉛積累的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2011， 38（3）： 409-416.

[21] 譚周磁， 陳嘉勤， 薛海霞. 硒（Se）對(duì)降低水稻重金屬Pb， Cd， Cr污染的研究[J]. 湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)， 2000， 23 （3）： 80-83.