上海地區可食地景作物重金屬污染風險檢測分析

趙普瑩 曹利名 趙群

摘 要 選取上海四處景觀效果較為穩定的可食地景，采集表層土壤和蔬菜樣品，并對Pb、Cd、Hg、As四種重金屬進行檢測和污染評價。結果顯示，宅旁菜地、世紀公園土壤屬于輕度污染，五厙基地、社區花園處于警戒線水平;宅旁菜地、世紀公園的As含量達到輕度污染;全部土壤樣本重金屬含量均未超過農用地土壤污染風險篩選值標準，無潛在生態危險。五厙基地、宅旁菜地、世紀公園產出的蔬菜重金屬含量均未超過限量指標，可安全食用。

關鍵詞 可食地景;重金屬檢測;污染評價;食品安全;上海地區

中圖分類號：S201.6 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.13.042

可食地景，是指運用設計生態園林的技術方式來營造果園、農園，使其富有美感和生態價值[1]。城市中可食地景的運用，不僅滿足人們對城市景觀生態性的需求，同時兼具生產性與食用性，是近年來城市景觀設計的熱門研究趨勢。2019年北京世園會百果園、百蔬園、百草園的展區[2]，2021年第十屆花博會（上海）中可食地景展園設計[3]，都是對可食地景發展的一次次嘗試。但可食地景的設計區域大多不是農業用地，這些城市用地隨著工業、交通及城市發展，土壤中有害物質尤其是重金屬污染不斷加重，在這類土地上種植農作物，重金屬會隨著生物富集作用在作物體內積累而難以被降解，人類食用這些作物，則可能會對身體健康造成損害，尤其是兒童受害則會更為嚴重[4]。

上海作為國內率先開展可食地景實踐的地區之一，在科研院所及中小學校的帶領下，踴躍出社區花園、空中菜園、公園菜園、庭院菜地等一系列可食用景觀形式[5]。本研究選取上海地區四處較為穩定的可食用景觀，對其土壤和產出作物的重金屬含量進行檢測，對種植蔬菜進行安全性評估，為今后可食地景的發展提供理論依據。

1? 研究區概況

本研究選取四處可食地景進行土壤及蔬菜樣品的重金屬檢測，分別為上海世紀公園蔬菜花園、鞍山四村第三小區“百草園”社區花園、松江區泖港鎮曹家浜570號宅旁菜地及上海農林職業技術學院五厙基地。這四處采樣點分別代表可食地景四種常見形式：城市公園可食地景園區、社區花園、庭院菜地及城郊農業園區。四處景觀運營主體不同，世紀公園蔬菜花園和五厙基地的運營主體是企業，管理維護相對專業;“百草園”主要由社區居民共同建設維護，宅旁菜地則是由戶主親自維護，管理成效一般。不同管理主體對于土壤和作物食品安全的關注程度及采取措施也有所不同，值得對此進行研究和對比。

2? 材料與方法

2.1? 重金屬測定元素及其含量標準的選定

土壤重金屬的含量標準采用國標《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準》（GB15618—2018）中農用地土壤污染風險篩選值標準和管控值標準，以及上海市土壤重金屬環境背景值。蔬菜重金屬含量標準采用國標《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB2762—2017）中的各污染物限量指標。土壤和蔬菜重金屬測定元素均選定Pb、Cd、Hg、As四種元素。

2.2? 樣本采集與測定方法

在四處區域各隨機選擇5個采樣點，用鏟子取0～10 cm表層土樣，放入自封袋內，貼上標簽。將各處區域采集的土壤樣品分別各自混合，剔除雜物，烘箱烘干，經研磨后過120目尼龍篩，用于測量重金屬元素的含量。

蔬菜樣本選取每處研究區域共有的種類——紅薯、辣椒和雞毛菜，在區域內隨機采集可食用部位，經四分法縮混后用清水洗凈，再用純水淋洗，晾干表面水分后備用。

土壤及蔬菜樣本的重金屬檢測參照表1國標規定的方法進行。

2.3? 樣本污染評價方法

土壤樣本采用地累積指數法、單因子指數法和內梅羅綜合污染指數法進行重金屬污染評價，并利用潛在生態危害評價法進行綜合生態風險評價。計算公式如下。

地累積指數法：[Igeo=log2Ci1.5Bi][]? ? ? ? ? ?（1）

（1）式中，Igeo為土壤重金屬元素的地累積指數，Ci為土壤樣本中重金屬元素i的濃度，Bi為元素i的環境背景值。

地累積指數法評價等級標準見表2。

內梅羅綜合污染指數法：

[P=P2iavr+P2imax2]? ? （2）

（2）式中，P為綜合污染指數，Piavr為污染物污染指數的平均值，Pimax為污染物中單項污染指數的最大值。

內梅羅綜合污染指數分級標準見表3。

單項污染指數法：

Pi=ρi/Si? （3）

（3）式中，Pi為污染物的污染指數，ρi為污染物i的實測濃度（mg·kg-1），Si為污染物i的評價標準（mg·kg-1）。

單項污染評價標準：Ⅰ級，Pi≤1，無污染;Ⅱ級，Pi≤2，輕微污染;Ⅲ級，Pi≤3，輕度污染;Ⅳ級，Pi≤5，中度污染;Ⅴ級，Pi>5，重度污染。

潛在生態危害評價法：

[Cri=Ci/Bi] （4）

[Eri=Tri·Pri]? （5）

[RI=i=1nEri]? （6）

（4）（5）（6）式中，[Cri]為元素i的污染參數，[Eri]為元素i的潛在生態危害指數，[Tri]為元素i的毒性響應系數，[Pri]為元素i的潛在污染指數，RI為多元素綜合潛在生態危害指數。其中，毒性相應系數取值分別為：Cd=30，Pb=5，Hg=40，As=10[6]。

潛在生態危害指數分級標準見表4。

3? 結果與分析

3.1? 可食地景土壤重金屬含量測定結果和超標分析

由表5可見，四地的土壤樣品均可以檢測出Pb、Cd、Hg、As四種元素，與上海土壤重金屬環境背景值相比，宅旁菜地、世紀公園的As含量略高于背景值，分別為背景值的1.31倍、1.25倍，其余地點及其余重金屬含量均未超過背景值。四地土壤樣品重金屬含量均未超過《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準》中農用地土壤污染風險篩選值標準，表明四地土壤對農產品質量安全的風險低。

3.2? 可食地景土壤污染等級評價

根據地累積指數法評價土壤樣品結果（見表6）可知，四地土壤樣品中四種重金屬的Igeo值均小于0，表明四種可食地景的土壤處于無污染水平。而根據內梅羅綜合指數法評價各區域土壤（見表7），發現五厙基地、社區花園土壤污染處于警戒線水平，宅旁菜地、世紀公園的土壤屬于輕度污染。從單因子指數來看，宅旁菜地、世紀公園的As含量達到輕微污染水平，其余各地重金屬單項污染指數均屬于無污染水平。

3.3? 可食地景土壤潛在生態危害評價

從潛在生態危害指數法評價土壤樣本的結果（見表 8）可知，各區域中Pb、Cd、Hg、As四種重金屬潛在生態危害指數（Er）均小于40，屬于輕微污染水平，綜合潛在生態危害指數（RI）均小于150，屬于輕微生態危害。

3.4? 蔬菜重金屬含量測定集污染等級評價

《食品安全國家標準 食品中污染物限量》中的各污染物限量指標列于表9，蔬菜重金屬含量測定結果列于表10。社區花園因近兩年種植的植物由蔬果轉為草藥及觀賞植物，所以本次的蔬菜樣本系從五厙基地、宅旁菜地及世紀公園采集。可以看出，三地的蔬菜樣本重金屬含量均未超過限量指標，表明所有采集的蔬菜樣本均為安全可食用的。從各重金屬元素在蔬菜樣本的含量來看，As和Hg在蔬菜中的積累最小，五厙基地的蔬菜未檢測出Hg，As元素有被檢出但未達到檢測下限;世紀公園Hg、As元素均有檢出，但未達到檢測下限;宅旁菜地中Hg、As元素則均未檢出。Pb和Cd在不同種類的蔬菜中的積累和污染指數有差異，雞毛菜和紅薯中Pb的單因子指數較高，而辣椒中Cd的單因子指數更高。

4? 討論與小結

4.1? 討論

隨著城市化進程不斷加快，城市居民所占比例越來越高，但對于田園生活的向往總是難以割舍。前些年因居民私自破壞公路種菜、在社區綠地種菜的新聞屢見不鮮[7]。近年來，隨著國家給予社區農園、都市菜園對緩解城市問題、改善食品安全、促進人際關系等方面的認可[8]，可食地景也在城市公共綠化、居民社區綠化當中逐漸興起。而可食地景選用的場地不屬于農用地，存在一定土壤污染風險。土壤中的污染物會隨著生物富集作用積累在植物體內，如果人們食用這類果蔬，可能會對身體造成一定損害。如Pb的強親組織性會損害人體器官;Cd可以破壞鈣代謝，引起鈣缺乏，導致骨質疏松、軟骨癥和骨折等癥狀[9]。因此，對于選作可食地景設計的場地，提前進行重金屬污染檢測是十分必要的。

本次研究所選用的可食地景基本都持續3年以上，景觀已較為成熟。這些區域的土壤污染程度不嚴重，且產出蔬菜經檢測也全部安全可食，但不代表所有可食地景所種植的果蔬均為安全的。受城市中工業、交通、生活等污染，城中及城郊零星的菜地已經受到了不同程度的污染，如廣州城市菜地中Cd、Hg對于生態存在極強危害[10]，上海櫻桃河邊邊沿菜地Zn含量超標等[11]。盡管在這些地方種植的果蔬中重金屬含量不一定超過限額標準[12-13]，但仍應引起重視。

然而，對每一處可食地景設計前都進行土質檢測成本過于高昂，對非專業人士門檻過高。建議前期可采購種植土覆于場地表面10～20 cm，之后利用樸門永續（Perma-culture）等健康、生態的方式進行土壤改良，保證可食地景產出的作物健康、安全。

4.2? 小結

在上海地區四種可食地景類型的土壤重金屬含量檢測中，宅旁菜地、世紀公園土壤屬于輕度污染，五厙基地、社區花園處于警戒線水平;宅旁菜地、世紀公園的As含量達到輕度污染;全部樣本重金屬含量均未超過農用地土壤污染風險篩選值標準，表明這些可食地景產出的農產品質量安全風險低。通過對四處可食地景產出蔬菜的重金屬含量測定可知，所有蔬菜重金屬含量均未超過限量指標，可安全食用。

參考文獻：

[1]? 周慧瓊.可食地景——回歸田園式的景觀設計研究[J].藝術科技，2018，31（2）：144.

[2]? 徐逸涵，李委佳，溫靜.2019年北京世園會可食地景的景觀應用研究[J].林業與環境科學，2020，36（3）：115-120.

[3]? 人民網.花博會有個可食用花園[EB/OL].http：//sh.people.com.cn/n2/2021/0525/c176739-34743599.html，2021-05-25.

[4] Lanphear BP， Roghmann KJ. Pathways of Lead Exposure in Urban Children[J]. Environmental Research， 1997， 74（1）： 67.

[5]? 劉寧京，郭恒.回歸田園——城市綠地規劃視角下的可食地景[J].風景園林，2017（9）：23-28.

[6]? 徐爭啟，倪師軍，庹先國，等.潛在生態危害指數法評價中重金屬毒性系數計算[J].環境科學與技術，2008（2）：112-115.

[7]? 包麗萍.大連南沙街道整改私建菜園子[J].民心，2017（8）：43.

[8]? 王遠石.可食用景觀在城市公共設施綠地中的應用研究[D].重慶：西南大學，2016.

[9]? 張浩，王濟，曾希柏，等.城市土壤重金屬污染及其生態環境效應[J].環境監測管理與技術，2010，22（2）：11-18.

[10] 蔡云梅，張艷林，任露陸，等.廣州城區菜地土壤重金屬污染特征及生態風險評價[J].廣東農業科學，2019，46（2）：73-78.

[11] 仵芳，盧曉旭，周梟瀟，等.櫻桃河邊沿菜地蔬菜食用健康安全風險分析[J].南京師大學報（自然科學版），2019，42（2）：122-128.

[12] 陳劍，齊文，何玲玲，等.城郊菜地土壤與蔬菜中重金屬含量調查及風險評估[J].浙江農業科學，2021，62（5）：904-906.

[13] 吳桐，楊曉輝，劉艷，等.臨沂城郊零散菜地土壤與蔬菜重金屬含量及其健康風險評估[J].環境保護與循環經濟，2020，40（9）：45-48，59.

收稿日期：2022-04-21

基金項目：上海農林職業技術學院中青年領軍人才項目（A2-0273-20-01-16）。

作者簡介：趙普瑩（1992—），女，山西太原人，碩士，助教，主要從事景觀園藝及園藝產品采后研究。E-mail：zhaopuyin@163.com。