化学元素周期表中镧系元素以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素钪( Sc)和钇(Y)共17种元素 , 称为稀土元素( Rare Earth) , 简称稀土(RE或R) 。 分为轻稀土(又称铈组)和重稀土(又称钇组) 。 其中铈组稀土含量大于钇组稀土含量 , 两者比值为2.15 , 铈组元素的分布量每吨为101g , 钇组元素的分布量为每吨49g 。 稀土农用是我国科学家首创 , 是居世界领先水平并享有自主知识产权的一项成果 。 自1972年我国首次将稀土应用于农业以来 , 已带来了丰厚的回报 。 稀土不是生命必需元素 , 但由于其在低剂量条件下对生物生长具有一定的促进作用而在农业、畜牧业和养殖业中作为一项增产措施被广泛应用 。 中国是茶叶主要生产国、出口国和消费国 。 近年来 , 随着茶叶生产新技术的不断推出 , 特别是稀土的广泛应用 , 使得茶叶的产量得到了显著提升 。 国家标准GB2762-2005《食品中污染物限量》对各类食品中稀土含量规定了限量指标 , 其中茶叶的限量指标为≤2.Omg/kg 。 为了更好地执行此标准 , 有必要测定分析茶叶中稀土元素的含量 , 这不仅对茶叶质量控制有指导意义 , 而且能为茶叶的种植、加工提供科学依据 。
一、稀土元素对茶树等作物的作用及对人体的影响
稀土元素对作物生长发育、产量及品质的影响主要表现在:对种子萌发的影响、作物生长发育的影响、对作物产量及品质的影响、降解农产品农药残留和重金属含量的影响 。 研究表明 , 适量的稀土元素可促进植物根系的生长发育 。 最直接的原因可能是稀土离子进入植物体以后对生物体内生物酶、生长素等蛋白质大分子配体产生了作用 。 稀土还可以增强植物的抗逆性 , 减轻逆境胁迫对植物的伤害 。 有报道称:在茶树叶面喷施硝酸稀土有增产提质的作用 , 值得应用推广 。 王常红等研究了稀土对茶树生殖生长的影响 , 对茶叶叶面喷施硝酸稀土 , 观测茶树的花蕾生长动态及生长类内源激素的含量变化 , 结果表明 , 对茶树使用稀土不能盲目 , 在茶树新梢生长的季节里施用稀土 , 对促进春夏茶增产是有利的 , 而在秋季就要慎用 。 稀土在植物的增产增效方面已经得到广泛的应用 , 但稀土元素的毒理及生理效应作用机理尚不完全清楚 , 且使用超量将导致致突变性、Hormesis效应(适宜剂量的稀土可提高作物产量 , 但超过一定剂量就会对作物生长造成不良影响)等负面效应 。 而且残留的稀土对人类的健康构成潜在的威胁 。
多年来随着稀土在农业、医学及生物化学方面研究工作的不断深入 , 逐步证实稀土是一种生物微量元素 。 鲁越青等总结了微量稀土元素的药效及保健作用 , 主要表现在以下几个方面:抗凝血作用、烧伤药物、抗炎、杀菌作用、抗肿瘤、抗动脉硬化等 。 另有研究证明 , 稀土元素如果被长期低剂量摄入 , 可在肝脏中蓄积 , 导致肝脏形态和病理组织变化、肝细胞损伤、肝代谢紊乱引起脂肪肝;高于2mg/kg剂量的农用稀土(常乐)仍能通过胎盘屏障引起肝细胞和发育中的红细胞DNA损伤 。 Birgit K Caiser等研究了受氧化铈污染的环境对人的潜在危害 , 结果表明摄取的潜在途径是胃及肠上皮细胞 , 而且粒子越小越容易被人吸收 。 经静脉进入的稀土主要沉积于肝 , 其次是骨、脾、肾;从呼吸道进入的稀土沉积于肺和支气管;从腹腔内进入的稀土主要沉积于腹膜部和消化道 。 轻稀土主要分布在肝中 , 骨骼中含量较少;重稀土主要积聚在骨骼里 , 肝中较少 。
二、茶叶中稀土元素的分析方法
1.检测技术
随着科技的进步 , 茶叶中的稀土元素的检测技术经历了低级到高级 , 微量分析到痕量分析的过程 。 出现的主要技术有偶氮胂Ⅲ-K分光光度法、示波极谱分析法、ICP-AES法及ICP-MS法和中子活化法等 。
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