赵哲 侯晓慧 田继锋 宋国华 周利航

摘 要 蔬菜是国民餐桌上最重要的食物之一，其安全性对于公众的健康具有重要意义。随着国民对食品安全要求的提高，蔬菜中重金属污染的风险也日益被重视。研究蔬菜中铅、镉、汞、砷四种对人健康能够产生威胁的金属污染物积累的机理对我国现阶段蔬菜的安全品质有重要意义。

关键词 蔬菜，金属污染物；机理

研究调查结果显示，蔬菜中重金属污染问题仍在一定程度上影响我国食品安全，对公众的身体健康存在一定的威胁，故而解决蔬菜中的重金属富集问题具有一定的现实意义。为了生产低重金属污染的蔬菜，了解蔬菜中重金属污染物积累的机理尤为重要。

1 蔬菜中铅元素积累的机理

蔬菜本身并无专门的铅转運通道，研究显示铅元素进入蔬菜体内主要途径有两种，一是根部的吸收，二是叶片在大气中吸附含铅气溶胶[1]。蔬菜根系对铅元素的吸收分为有质外体吸收和共质体吸收。质外体途径主要是通过细胞间隙等途径进入内部组织，而共质体途径则借助某些阳离子转运蛋白进入细胞膜[2-3]。进入蔬菜的铅大部分蓄积在根部，被细胞壁等亚细胞结构固定，或形成不溶或难溶盐沉淀在细胞间隙。而地上组织中，铅元素可以通过共质体EDTA等螯合剂等方式完成细胞间的转运，在该过程中会被沿途的输导组织细胞所固定[1]。

2 蔬菜中镉元素积累的机理

镉元素在蔬菜内的积累机制同铅元素类似，通过根部细胞间隙或细胞膜上的转运蛋白进入蔬菜细胞。并通过蒸腾作用，实现镉元素地上部分的转运。镉离子进入细胞的主要转运蛋白为锌铁转运蛋白以及一些低亲和的阳离子转运蛋白，再借助共质体将镉元素转运到蔬菜植株的其他部分[4]。蔬菜的根部能够分泌的黏液是重金属进入蔬菜体的第一道防线，其主要成分是糖醛酸，镉与其结合能力弱于铅元素和铜元素，因而更易进入根部[5]。镉元素在通过蔬菜细胞壁时通常会被表面的多聚半乳糖醛酸结合，原生质体表面的镉离子积累也会对细胞屏障造成不可逆伤害，然后通过被动转运进入细胞体中[6]。

3 蔬菜中砷元素积累的机理

砷元素能够通过干扰ATP合成影响细胞的正常生理功能，造成细胞受损，继而影响蔬菜的生长代谢。多项研究表明，砷进入细胞内部的方式主要有两种，一是利用细胞膜上的磷酸盐的转运蛋白进入，二是和借助通道蛋白进入细胞内部[7-8]。不同形态和价态的砷的毒性也不同，进入细胞的方式也有差异，无机砷较之有机砷毒性更强。三价砷主要是借助吸收硅酸的水通道蛋白进入根细胞，该通道是双向的，故而根细胞内外的三价砷浓度会维持一定程度的自平衡。五价则主要是借助磷酸盐转运蛋白进行的[8]。不同价态的砷在植株体内互相转化，大部分被根部细胞中的硫醇螯合，然后封存在液泡中[9]。

4 蔬菜中汞元素积累的机理

在自然环境中，Hg2+是汞元素的主要存在形式。Hg2+与还原性硫配体结合会干扰生物体的正常代谢，造成植株汞中毒。汞污染主要有有机汞和无机汞两种，前者的毒性远大于后者，且由于有机汞具有脂溶性，更容易进入细胞内部。植株能够通过蔬菜叶片上的气孔吸附大气中的含汞悬浮物、土壤中的汞蒸汽等方式积累环境中的汞，也能够通过根部吸收土壤中的汞离子及汞化合物进行汞的富集。光合作用及蒸腾作用强度能够通过提供动力对蔬菜中的汞元素积累产生影响。从土壤中吸收的汞大部分被固定在根部，少量被转移到地上部分。

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