城市屋顶种植蔬菜重金属风险探讨

胡 伟，李伯钧，邱乐丰，郑锡良，龙文莉，陈百如，汤 勇*

(1.浙江省农业科学院浙江省创意农业工程技术研究中心，浙江杭州 310021;2.萧山区农业技术推广中心，浙江杭州 311203)

随着屋顶农业在各地逐步推广，其节能减排、美化环境、净化空气等作用越来越受到社会的关注。屋顶菜园作为屋顶农业的主要形式，还具有丰富城市“菜篮子”和满足城市居民的个性化蔬菜需求的作用［1-5］。然而工业化和城市化的快速发展使许多地方的屋顶菜园暴露于城市污染环境中，危害种植蔬菜的质量安全。农业生产系统中重金属来源复杂，既可来自于种植土壤、施用肥料和灌溉水源［6-7］，也可来自工业活动和汽车尾气排放［8］。当前对于城市化导致蔬菜基地蔬菜生产重金属污染风险已有较多研究，但这些研究大多集中于陆地蔬菜基地［9-11］，对于屋顶菜园这样独特的城区小尺度蔬菜种植系统的重金属污染风险研究，国内外鲜见报道。

本文以杭州市为例，研究在市区内不同地点屋顶种植蔬菜的重金属含量，通过与杭州市区主要蔬菜基地蔬菜中重金属含量和国家蔬菜重金属污染限量指标进行比较，评估城市屋顶种植蔬菜的重金属污染风险，并分析潜在的重金属污染来源，对防止屋顶种植蔬菜重金属污染和保障人体健康具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 采样地概况

采样地1在杭州市石桥路143号，金禾家苑居民小区7幢屋顶菜园。该区域东侧距离石桥路和秋实高架路150 m，南侧距离德胜路和德胜高架路300 m，两侧道路均为杭州市交通主干道，日均通行汽车流量为12万辆左右。该屋顶菜园位于大楼6层屋顶，高度与高架路面齐平，于2012年建成。

采样地2在杭州市望江路与沙地路交叉口，望江家园东园37幢屋顶菜园。该区域东侧距离钱江路160 m，西侧距离秋涛路350 m，北侧距离婺江路460 m，南侧距离望江东路150 m，位于4条道路合围之中。其中，秋涛路是杭州市南北交通主干道，日均通行汽车流量为10万辆左右。该屋顶菜园位于大楼15层屋顶，于2014年初建成。

采样地3在杭州市教工路208号，银马公寓1幢屋顶菜园。该区域北、西两侧分别距离文一路和教工路250 m和50 m，这两条道路均为杭州市交通主干道，日均通行汽车流量为10万辆左右。该屋顶菜园位于大楼30层屋顶，于2014年初建成。

以上3个采样地均采用杭州乐成屋顶绿化工程有限公司配制的营养土作为基质进行蔬菜栽培，使用肥料为中盐安徽“红四方”复合肥、腐熟厨房垃圾和油菜籽饼，灌溉水源为自来水或净化处理后的生活废水。所有蔬菜于每年4月中旬播种或移栽，6月中旬收获。

1.2 采样方法

于2014年6月上旬选取上述3个样本地屋顶作物中典型的叶菜类蔬菜和茄果类蔬菜等进行采集(表1)，共获得14个样品。

表1 采集样品的蔬菜种类分布

样品采集部位均为蔬菜的可食部分。叶菜类蔬菜去掉明显腐烂和萎蔫部分，茄果类蔬菜取除去果梗后的整个果实，釆集量均为8～10个个体，同时注意采集样品在空间分布上的均匀性。样品采集的质量均不少于1 kg。

1.3 分析方法

蔬菜样品先在含少量洗洁精的水中清洗，然后用自来水冲洗2～3次，去除附着的灰尘及其他污染物后，再用去离子水冲洗2～3次。清洗后的蔬菜样品先在100℃下杀青30 min，再在50℃下烘干至恒质量，粉碎过0.25 mm塑料筛，然后样品用高氯酸消化法消化，用石墨炉-原子吸收光谱法测定As，Cr，Cd和Pb含量，用原子荧光光度计法测定 Hg含量［12］。

2 结果与分析

2.1 屋顶种植蔬菜的重金属含量

由表2可知，参照国家蔬菜重金属污染限量指标 (GB 2762—2012)，采集的14个蔬菜样本的Hg，As，Pb，Cd和Cr含量均远低于污染限量指标，其中Hg，As，Cd和Cr的平均值都在污染限量指标的10%以下，Pb的含量略高，但也仅为污染限量指标的28%。说明本研究中屋顶种植蔬菜不存在Hg，As，Pb，Cd和Cr的污染风险。

表2 屋顶种植蔬菜样品重金属含量检测结果

2.2 屋顶与陆地种植蔬菜的重金属含量比较

通过文献查询［13］，获得杭州市区主要蔬菜基地蔬菜中重金属含量监测分析结果，并与本研究中屋顶种植蔬菜的重金属含量进行对比 (表3)。

表3 不同采样地蔬菜重金属含量比较

由表3可知，杭州市区陆地蔬菜基地种植的蔬菜中Hg，Pb，Cd和Cr含量均大幅高于屋顶种植蔬菜，尤其是陆地蔬菜基地种植的叶菜类蔬菜中的Pb含量已超出0.1 mg·kg-1的蔬菜Pb污染限量指标的37%，反映了杭州市区陆地蔬菜基地Pb污染的普遍性，而屋顶种植蔬菜则更为安全可靠。

相关研究表明，植物吸收的重金属元素绝大部分来自栽培基质、肥料与水源，仅有极少量直接来自空气［8］。蔬菜基地大部分靠近城市郊区，受工业、交通和污水灌溉等人为因素影响较大［14］，且部分菜农安全意识淡薄，为了提高蔬菜产量而大量使用化肥农药［15］，导致蔬菜基地土壤中重金属含量超标，从而使生长在这些污染土壤中的蔬菜存在重金属污染风险。而屋顶蔬菜的种植者和消费者都为小区居民，具有较高的安全意识，种植基质、肥源和水源的可控性和安全性更高。虽然屋顶菜园位于城市中心地区，受空气污染影响较大，但是随着我国对空气污染治理的重视和汽油质量的提高，城市空气中重金属元素含量极微，含有重金属元素的微粒因质量偏重而沉积于近地面，对位于高处的屋顶菜园影响不大。

不同种类蔬菜中同种重金属的含量差异较大，无论是屋顶菜园还是陆地蔬菜基地种植的叶菜类蔬菜中Hg，As，Pb，Cd和Cr检测值均高于茄果类蔬菜，表明叶菜类蔬菜对重金属的吸收富集能力要强于茄果类蔬菜。其他类似研究［13，15］结果说明，不同种类蔬菜的遗传学、形态学和解剖学特征或离子运输机制的生理学特性的不同导致了对土壤重金属元素的吸收效应存在一定差异。

3 小结

通过调查研究及测定结果表明，杭州市城市屋顶种植蔬菜中Hg，As，Pb，Cd和Cr含量均远低于国家蔬菜重金属污染限量指标，不存在重金属污染风险，可见城市屋顶种植蔬菜是安全的。对比杭州市区主要蔬菜基地种植的蔬菜表明，城市屋顶种植蔬菜中重金属含量更低，这与屋顶种植蔬菜的栽培基质、肥料与水源比陆地蔬菜基地安全性更高有关，而城市空气污染对屋顶种植蔬菜重金属污染风险影响不大。

［1］ 李伯钧，孙崇波，戚行江，等.屋顶造地农业利用可行性研究初报［J］.浙江农业学报，2012，24(3):449-454.

［2］ 李伯钧，刘小丽，杨佩珍，等.屋顶农业与城市新菜篮子工程探讨［J］.浙江农业科学，2012(5):643-648.

［3］ 李伯钧，刘小丽，杨佩珍，等.屋顶菜篮子工程实施意义与发展前景［J］.中国园艺文摘，2012(9):33-35.

［4］ Niachou A，Papakonstantinou K，Santamouris M，et al.Analysis of the green roof thermal properties and investigation of its energy performance ［J］.Energy and Buildings，2001，33:719-729.

［5］ Chi-Feng Chen. Performance evaluation and development strategies for green roofs in Taiwan:A review ［J］.Ecological Engineering，2013，52:51-58.

［6］ 李静，谢正苗，徐建明，等.杭州市郊蔬菜地土壤重金属环境质量评价［J］.生态环境，2003，12(3):277-280.

［7］ 房世波，潘剑君，成杰民，等.南京市郊蔬菜地土壤中重金属含量的时空变化规律 ［J］.土壤与环境，2002，11(4):339-342.

［8］ 章明奎，刘兆云，周翠.铅锌矿区附近大气沉降对蔬菜中重金属积累的影响［J］.浙江大学学报:农业与生命科学版，2010，36(2):221-229.

［9］ 孙美侠，黄从国，郝红艳.江苏省徐州市售蔬菜和水果重金属污染调查与评价研究［J］.安徽农业科学，2009，37(29):14343-14345.

［10］ 崔旭，葛元英，张小红.晋中市部分蔬菜中重金属含量及其健康风险 ［J］.中国农学通报，2009，25(21):335-338.

［11］ 秦普丰，刘丽，侯红，等.工业城市不同功能区土壤和蔬菜中重金属污染及其健康风险评价 ［J］.生态环境学报，2010，19(7):1668-1674.

［12］ 鲍士旦.土壤农化分析［M］.北京:中国农业科技出版社，2000.

［13］ 焦荔，叶旭红，胡勤海，等.杭州市区蔬菜基地蔬菜重金属含量研究 ［J］.环境污染与防治，2003，25(4):247-248.

［14］ 刘尧兰，陈焕晟，蒋建华，等.环鄱阳湖区部分叶菜类蔬菜重金属污染评价与来源分析 ［J］.安徽农业科学，2011，39(20):12310-12312.

［15］ 钱翌，刘峥延，杨立杰.青岛市蔬菜重金属污染及铅、镉健康风险评价 ［J］.中国农学通报，2011，27(22):176-181.