研究人员证明了泡茶自然地吸附重金属，如铅和镉，有效地过滤掉饮料中的危险污染物。研究人员测试了不同类型的茶、茶包和泡茶的方法。细磨的红茶叶在去除有毒重金属方面表现最佳。更长的浸泡时间有助于茶去除更多的污染物。
好消息对于茶爱好者：每天的泡茶可能也在净化水。
在一项新的研究中，西北大学的研究人员证明了泡茶自然地吸附重金属，如铅和镉，有效地过滤掉饮料中的危险污染物。重金属离子粘附在茶叶的表面，直到使用过的茶包被处理掉。
该研究将于星期二（2月25日）在《ACS食品科学与技术》期刊上发表。
“我们并不是建议每个人开始使用茶叶作为水过滤器，”西北大学的Vinayak Dravid，研究的高级作者说。“在这项研究中，我们的目标是测量茶吸附重金属的能力。通过量化这一效应，我们的工作突出了茶消费在降低全球人群重金属暴露方面的潜在贡献。”
“我不确定茶叶作为材料有什么独特的地方，”研究的第一作者Benjamin Shindel说。“它们具有较高的比表面积，这对于吸附材料来说是一个有用的特性，这也是茶叶能够快速释放风味化学物质到水中的原因。但特别的是，茶恰好是全球消费最多的饮料。你可以捣碎各种材料以获得类似的金属修复效果，但那未必实用。对于茶，人们不需要做任何额外的事情。只需将茶叶放入水中并浸泡，它们就会自然去除金属。”
作为吸附材料的专家和海绵企业家，Dravid是西北大学麦考米克工程学院材料科学与工程的Abraham Harris教授。在研究时，Shindel是Dravid实验室的一名博士生；现在他在美国能源部国家能源技术实验室工作。
探索不同变量
为了进行研究，西北大学团队探讨了不同类型的茶、茶包和泡茶方法如何影响重金属吸附。测试的各种茶包括“真正”的茶，如红茶、绿茶、乌龙茶和白茶，以及洋甘菊茶和南非蜜茶。他们还检查了散装茶与商业茶包之间的差异。
研究人员制作了已知铅和其他重金属（铬、铜、锌和镉）浓度的水溶液，然后将溶液加热至接近沸腾的温度。接下来，他们加入茶叶，并在不同的时间间隔内浸泡——从几秒钟到24小时。
浸泡后，团队测量水中剩余的金属含量。通过比较加入茶叶前后的金属水平，他们能够计算出有效去除了多少。
纤维素袋效果最佳——并且不释放微塑料
经过多次实验，Dravid、Shindel和他们的团队识别出几种趋势。或许有些不出所料：茶包很重要。在测试不同类型的无茶包时，研究人员发现棉质和尼龙袋仅吸附了微不足道的污染物。而纤维素袋则效果极佳。
成功吸附材料的关键是高表面积。类似于磁铁如何附着在冰箱门上，金属离子粘附在材料的表面。因此，越多的区域供颗粒附着，效果越好。Shindel提出，纤维素是一种由木浆制成的可生物降解材料，具有比更光滑的合成材料更高的表面积——因此有更多的结合位点。
“棉质和尼龙袋几乎不从水中去除重金属，”Shindel说。“尼龙茶袋已经存在问题，因为它们释放微塑料，但目前大多数使用的茶袋是由天然材料制成的，如纤维素。它们可能释放微小的纤维素颗粒，但那只是我们的身体可以处理的纤维。”
浸泡时间越长，金属越少
在比较不同种类的茶时，研究人员发现茶的类型和磨碎程度对吸附污染物的影响较小。细磨的茶叶，特别是红茶叶，吸附的金属离子略多于整片叶子。研究人员再次将此归因于表面积。
“当茶叶加工成红茶时，它们会皱缩并打开毛孔，”Shindel解释说。“这些皱褶和毛孔增加了表面积。将茶叶磨碎也增加了表面积，提供了更多的结合能力。”
在所有实验中，有一个因素最为突出。浸泡时间在茶叶吸附金属离子的能力中起了最显著的作用。浸泡时间越长，吸附的污染物就越多。
“任何浸泡时间更长或表面积更高的茶都会有效去除更多重金属，”Shindel说。“有些人煮茶只几秒钟，他们将无法得到很多修复。但泡茶的时间更长，甚至隔夜——就像冰茶——将恢复水中大部分或甚至几乎所有的金属。”
未来的机会
尽管结果依赖于几个因素——例如浸泡时间和水与茶的比例——茶的准备从公共健康的角度去除了相当可观的铅。
根据他们的实验，研究人员估计茶的准备可以去除约15%的饮用水中的铅，甚至铅浓度高达每百万10部分的浓度。该估计仅适用于一杯“典型”的茶，其中包括一杯水和一个茶包，浸泡三到五分钟。改变参数会去除不同程度的铅。例如，浸泡超过五分钟的时间相比于平均浸泡时间吸附了更多的铅。
“每百万十部分铅显然是极具毒性的，”Shindel说。“但在较低浓度的铅下，茶叶应该从水中去除相似比例的金属含量。主要限制因素是你泡茶的时间有多长。”
在世界高资源地区，浓度不太可能达到如此高的水平。如果发生水危机，泡茶并不能解决问题。但Shindel说，该研究的结果提供了可应用于公共健康研究的有用新信息。
“在人群中，如果人们每天喝多一杯茶，随着时间的推移，我们可能会看到与重金属暴露密切相关的疾病下降，”他说。“或者它可以帮助解释为什么饮茶更多的群体心脏病和中风的发生率低于饮茶较少的群体。”
“泡制干净水：茶叶准备的金属修复益处”部分得到了美国能源部和Paula M. Trienens可持续性与能源研究所的支持。Dravid是国际纳米技术研究所全球计划的主任，西北大学原子与纳米尺度表征实验中心（NUANCE）的创始主任，软和混合纳米技术实验资源（SHyNE Resource）的创始主任，生命过程化学研究所的成员，以及Trienens研究所的教师附属。
