(一)植物体内碘的含量与分布

碘在植物中的含量不多，随植物种类和环境条件而变。通过对世界范围内的牧草、蔬菜、粮食作物和野生植物叶片碘含量进行分析，发现大部分植物的含碘量约为0.1～1.0 mg/kg，Yuita等(1982)调查了日本境内植物叶片的碘含量，得出森林植物叶片碘含量为0.13～0.85 mg/kg，平均值为0.35 mg/kg，乔木和草本的碘含量差异不大；大豆叶片碘含量为0.36～1.30 mg/kg，平均值为0.73 mg/kg；低洼地水稻叶片碘含量为0.35～1.60 mg/kg，平均值为0.72mg/kg。大多数陆地植物平均(干重)含碘量1 mg/kg以下，但菠菜和芹菜可达1.64 mg/kg和1.60 mg/kg(迟玉森2000)。在海洋中生长的植物含碘量较高，例如新鲜海带中碘含量可达到2.0 mg/kg以上。

碘在植物体内的分布与人类通过食物链获取碘密切相关。通常碘在植物体内的各个器官均有分布，但是不同植物的不同器官碘含量各异。通过比较几种不同水生植物碘的分布情况发现，矮慈菇有74.84％的碘积累在根系中，25.16％积累在茎叶中；陌上菜根系碘含量占51.03％，茎34.39％和叶片14.58％；螃蜞菊根系碘含量占26.15％，茎48.52％和叶片25.33％(刘晓红等1998b)。此外，采用同位素示踪技术研究¹²⁵I在水稻中的分布，得出水稻各器官¹²⁷I的比活度大小顺序为：根＞茎＞叶＞谷粒。在碘浓度为50mg/kg的土壤中生长的玉米，收获时其根部碘含量为5.7mg/kg，茎叶中为5.2 mg/kg，而籽粒中仅为0.6 mg/kg(Sheppard et al. 1992)，这是因为碘主要是从木质部运输而在韧皮部的移动非常低，因此导致植物籽实中碘的积累较少。

Dal等(2004b)通过盆栽实验的结果表明．随土壤中碘浓度的增加可明显促进蔬菜可食部分对碘的吸收(P<0.001，图4-4)。菠菜、小油菜和空心菜可食部分碘的浓度高于其他蔬菜可食部分碘的浓度；土壤中不同碘浓度处理对小油菜和菠菜可食部分生物量的影响达极显著差异(P<0.01)。然而，外施碘(I)5 mg/kg的处理就可显著降低小油菜和菠菜可食部分的生物量；但土壤中不同碘处理对胡萝卜、空心菜、芹菜和洋葱可食部分生物量没有明显的影响(表4-15)。

图4-4 蔬菜可食部分碘的浓度

(P<0.001，n=4；处理1：对照．处理2：1 mg/kg，处理3：5 mg I/kg)

表4-15 蔬菜可食部分生物量(鲜重，g)

1)平均值±标准误(n=4)；²⁾差异显著P=0.005；³⁾NS:无差异．(处理1：对照，处理2(C_I)：1 mg/kg，处理3(C_I)：5 mg/kg)。

采用蔬菜可食部分碘的转移系数(Translocation coefficients, TC_{edible parts}为蔬菜可食部分吸收的碘量占植株总碘量的百分含量)来表示蔬菜可食部分碘的富集分布二随土壤中碘浓度的增加不同蔬菜可食部分碘的转移系数也各不相同。尽管在对照中胡萝卜可食部分碘的转移系数稍高于菠菜，但在所有的处理中，菠菜可食部分碘的转移系数远高于其他蔬菜。

在对照和低浓度碘条件下，除了菠菜，碘在其他蔬菜地下部分的富集量高于在地上部分的富集量，50％以上的碘在蔬菜的地下部分积累富集，在高浓度碘处理条件下，则与之相反；而菠菜无论在对照、低碘还是高碘处理条件下，碘在其地上部分的富集量均远高于在地下部分的富集量，分别有57.81％，71.77％和86.73％的碘分布在地上可食部分。

随着土壤中碘浓度的增加，碘从土壤到蔬菜可食部分的转移因子(TF_{edible parts})也明显增加(TF_{edible parts}=[IC_{edible pants}]^fresh/IC_soil，其中[IC_{edible parts}]^fresh是以鲜重计蔬菜可食部分碘的浓度，IC_soil是土壤中碘的浓度)。在所有的处理中菠菜可食部分中碘的转移因子(处理1：0.083；处理2：0.731；处理3：6.16)远高于其他蔬菜(小油菜叶、胡萝卜根、空心菜地上部、芹菜地上部和洋葱茎)，其中在处理1中大约高4.6～6.9倍，在处理2中高6.9～36.3倍，在处理3中高3.6～10.7倍，也远高于其他(Johnson et al. 2002)的研究结果，此文报道的蔬菜和作物碘的转移因子为0.0075～0.036。

(二)不同形态碘对植物生长的影响

植物对不同形态的碘反应不一样。在水培试验中，施用碘1.0 mg/kg浓度时，大麦茎叶和根系的干重均比不施碘的对照增加，不同碘形态的效果为：碘乙酸＞碘化钾＞碘酸钾＞高碘酸钾。碘浓度增加到10 mg/kg时，碘化钾和碘乙酸将抑制大麦生长，碘酸钾效果不明显，而高碘酸钾可促进大麦生长。Mackowiak等(1999)研究I-和IO3-对水稻生长
的水培试验中，发现IO₃^-在1 umol/L和10 umol/L浓度时对水稻生长影响不大，100 umol/L时可抑制水稻生长；而I-在10 umol/L和100 umol/L浓度时水稻生长均受到抑制。Zhu等(2003)利用水培试验研究不同形态碘对菠菜生长的影响，结果发现I浓度为10 umo1/L时即对菠菜生长有抑制作用，而IO₃^-浓度即使达到100 umol/L也没有对菠菜生长产生毒害。施用不同浓度的I^-(1、10、50和100 umol/L)后，菠菜茎叶和根系中的碘含量分别达到24.6～1790 mg/kg和53.7～878 mg/kg；而施用相同浓度的IO₃^-，菠菜茎叶和根系中的碘含量仅分别为44.5～398 mg/kg和33.7～305 mg/kg。植物对碘的吸收受不同碘形态的分子量和化合价影响，一般随着分子量和化合价的增加而减少，如IO₃^-和I^-中碘的化合价分别为+5L和-1，IO₃^-的分子量比I^-的分子量大，因此植物在施用I^-时比施用IO₃^-时吸收更多的碘。

土壤盆栽实验结果表明(Dai et al. 2006)，不同碘处理(不同碘形态IO₃^-/I^-和不同碘浓度)条件下对菠菜生物量没有明显影响。在碘酸根处理时，随土壤中碘浓度的增加，菠菜生物量(根和叶)有升高的趋势，且一般高于碘离子处理时菠菜的生物量，但两种形态之间的差异不明显。随着土壤中碘浓度的增加，菠菜无论是地上部还是根部，其含碘量明显增加(P<0.001)，且碘酸根处理下的菠菜各部分碘浓度远高于碘离子处理者(P<0.001)，表明在土培条件时，碘酸根离子处理下的碘更容易向菠菜叶中转移。

值得注意的是，上述结果与一些水培试验的结果(Zhu et al. 2003，Mackowiak et al. 1999)不同，即在水培试验中，碘离子处理者菠菜对碘的吸收富集高于碘酸根离子处理者，这可能是由于在土培条件下，碘离子比碘酸根离子更容易挥发，或由于碘离子在土壤中的生物有效性降低的原因。根据碘在供试土壤中吸附解吸特性可知，碘酸根离子在供试上壤中的吸附量远高于碘离子的吸附量，即碘离子处理者土壤溶液中碘的浓度理论上应该远高于碘酸根离子处理者；然而，实际上碘离子处理时．土壤溶液中碘的浓度一般低于碘酸根处理者，所存在的这种差别有可能是由于碘从土壤中直接挥发或通过土壤-植物系统中挥发所致。

(三)不同形态的碘对菠菜品质的影响

研究证明(Xia et al. 2002),碘对芽苗菜的品质有显著影响，低浓度(0.5～1.0 mg/L)碘营养液培养(均为碘离子处理)可增加芽苗菜(黄豆芽、萝卜芽和豌豆苗)可食部分维生素C含量，但对不同种类和品种的影响存在较大差异：菠菜盆栽试验表明(戴九兰2001)，在碘离子处理时，随着土壤中碘浓度的增加菠菜叶中维生素C含量有降低趋势，但影响不明显。但是在碘酸根离子处理下，菠菜叶中维生素C含量高于碘离子处理者，且随土壤碘浓度的增加有升高趋势；碘处理后菠菜叶中硝酸盐含量的变化也是如此。

(四)碘毒害

不同的植物对碘的剂量反应不一样．如西红柿、菠菜、芥菜和亚麻等在KI的用量(I)范围为0.01～0.1 mg/kg时生长最好，在0.1～1.0mg/kg范围时生长受抑制，而燕麦、芜菁等在KI的用量(I)范围为0.01～0.1 mg/kg时就受到毒害。碘的毒害首先影响植物的生理生化活性，然后从外观上表现出来，如毒害症状出现、生物量或产量减少等。豆科植物叶片施I-后由于植物体内过氧化物酶的氧化作用，I^-容易被氧化并与细胞内的一些组分(包括叶绿素等)结合在一起。当碘含量达到毒害水平时，过氧化物酶把I^-氧化为碘自由基的过程将加快，从而影响植物的生长。碘(I^-或IO₃^-)浓度过高时，不管在阳光充足或者在黑暗的条件下均能降低豆科植物的光合作用效率，但是在阳光充足的条件下植物叶片的水分含量、叶绿素a和叶绿素b含量比在黑暗的条件下减少：在菠菜水培试验中，当KI的浓度达到10～100 umol/L时，菠菜的生长就受到毒害。表现为生长矮小、老叶叶尖枯死和产量下降等(Zhuet al.2003)。碘的毒害还可以诱使植物病害的发生。在日本有报道，低洼地水稻田一种名为“Reclamation-Akagare”的水稻疾病的发生是由于碘的毒害弓I起的(Watanabe et al.1970)。

(五)关于植物碘源的商榷

有关植物所吸收的碘是主要来自土壤还是大气，目前的看法并不统一(郑宝山等2001)，有研究发现在植物叶片中¹²⁹I与¹²⁷I之比高于同一地点土壤中的比值，这意味着植物叶片从大气中吸收的碘多于根部从土壤吸收的碘。燕麦对加入到土壤中的¹²⁵I的“吸收系数”小于天然稳定碘，这也表明燕麦可通过茎叶吸收富集大气中的天然碘。有人注意到在同一地点自大气吸收养分的地衣含碘量比从土壤中吸收碘的地衣含碘量高，这从侧面亦似乎说明大气是植物碘的主要来源。

然而，有人认为植物主要通过根系来从土壤吸收碘，其最重要证据就是IDD病区的存在。如果植物主要从大气吸收碘的话，由于碘在大气中易于扩散迁移，全球大气中碘的浓度应当差别不大，进而植物碘含量也应相差不多。这样一来IDD就不应当存在了。

植物叶片有从大气中吸收富集碘的性质，而且植物的根系从土壤中吸收的碘，很少向植物地上部分输送。另一方面，植物的茎和叶吸收富集的大气碘，也不向根系输送。目前还不能对人类植物性食品(也应包括牧草)中碘究竟是主要来自于大气，还是主要经由根系吸收来自于土壤作出结论。如果最终证实主要是来自大气的话，已有的1DD病区成因理论将必须改写。

传统观念认为碘在大气和植物间存在着两个循环。一个循环是碘由海洋进入大气，大气的干湿沉降被土壤和植物所吸收。植物死亡腐烂后进入土壤再经风化淋滤作用经河流返回海洋。另一个循环则是植物自土壤吸收碘，植物死亡腐烂后把碘返还上壤。郑宝山等(2001)认为有可能还存在着第三个循环过程，这一过程首先是土壤中碘的挥发，由于碘蒸气的比重是空气的8倍多，在静风条件下，由土壤挥发出的碘可在近地层空气中富集，植物的茎叶可直接吸收富集这些碘，植物在死亡腐烂后将碘返回土壤。自土壤中挥发出的另一部分碘因空气流动和分子扩散与大气中的碘混合，进入前两个循环之中。从这样的观点出发，尽管从全球碘的循环来看，土壤挥发出的碘还不到海洋释放到大气碘的千分之一，但在植物生长的高度内，这部分碘可能比海洋提供的碘更有意义，它有可能促使植物经由叶片吸收的碘多于经由根系从土壤中的吸收。

(六)放射性碘的污染

由于近几十年来．核爆炸、核设施放射性废物排泄和核事故等原因，原子反应堆中的副产品—放射性碘．以各种比例释放到环境中，使得环境体系中¹²⁹ I(半衰期为1.57×10⁷年)含量成数量级的增加．给环境带来严重的放射性污染，经过食物链进入人体，对生态系统和人类的健康造成很人威胁(Katagiri et al. 1997)。例如由于1986年4月26日的切尔诺贝利核爆炸事故，自从1990年，在白俄罗斯、乌克兰和俄罗斯等地区均出现儿童甲状腺癌上升的报道。调查结果表明，儿童甲状腺癌的患病原因主要是由于切尔诺贝利核爆炸事故释放大量的放射性碘的同位素，甲状腺通过暴露的、过量富集的短期放射性碘同位素(例如：¹³¹ I的半衰期为8.02天)引起的(Prisyazhiuk et al. 1991 , Beral et al. 1992 , Baverstock et al.1992)。另外，这次事故还引起了环境中¹²⁹ I含量大量增加，尤其在这次事故周围的地区更是如此(Hou et al.2003)，并可经自然和生物挥发从污染地区迁移到非污染地区(Amachi et al.2000)。另外，对水生生物而言，¹²⁹ I的化学毒性超过其放射毒性(Laverock et al. 1990，但对人类尚没有发现毒性影响(Sheppard19905)。