上海地区可食地景作物重金属污染风险检测分析

赵普莹 曹利名 赵群

摘 要 选取上海四处景观效果较为稳定的可食地景，采集表层土壤和蔬菜样品，并对Pb、Cd、Hg、As四种重金属进行检测和污染评价。结果显示，宅旁菜地、世纪公园土壤属于轻度污染，五厍基地、社区花园处于警戒线水平;宅旁菜地、世纪公园的As含量达到轻度污染;全部土壤样本重金属含量均未超过农用地土壤污染风险筛选值标准，无潜在生态危险。五厍基地、宅旁菜地、世纪公园产出的蔬菜重金属含量均未超过限量指标，可安全食用。

关键词 可食地景;重金属检测;污染评价;食品安全;上海地区

中图分类号：S201.6 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.13.042

可食地景，是指运用设计生态园林的技术方式来营造果园、农园，使其富有美感和生态价值[1]。城市中可食地景的运用，不仅满足人们对城市景观生态性的需求，同时兼具生产性与食用性，是近年来城市景观设计的热门研究趋势。2019年北京世园会百果园、百蔬园、百草园的展区[2]，2021年第十届花博会（上海）中可食地景展园设计[3]，都是对可食地景发展的一次次尝试。但可食地景的设计区域大多不是农业用地，这些城市用地随着工业、交通及城市发展，土壤中有害物质尤其是重金属污染不断加重，在这类土地上种植农作物，重金属会随着生物富集作用在作物体内积累而难以被降解，人类食用这些作物，则可能会对身体健康造成损害，尤其是儿童受害则会更为严重[4]。

上海作为国内率先开展可食地景实践的地区之一，在科研院所及中小学校的带领下，踊跃出社区花园、空中菜园、公园菜园、庭院菜地等一系列可食用景观形式[5]。本研究选取上海地区四处较为稳定的可食用景观，对其土壤和产出作物的重金属含量进行检测，对种植蔬菜进行安全性评估，为今后可食地景的发展提供理论依据。

1  研究区概况

本研究选取四处可食地景进行土壤及蔬菜样品的重金属检测，分别为上海世纪公园蔬菜花园、鞍山四村第三小区“百草园”社区花园、松江区泖港镇曹家浜570号宅旁菜地及上海农林职业技术学院五厍基地。这四处采样点分别代表可食地景四种常见形式：城市公园可食地景园区、社区花园、庭院菜地及城郊农业园区。四处景观运营主体不同，世纪公园蔬菜花园和五厍基地的运营主体是企业，管理维护相对专业;“百草园”主要由社区居民共同建设维护，宅旁菜地则是由户主亲自维护，管理成效一般。不同管理主体对于土壤和作物食品安全的关注程度及采取措施也有所不同，值得对此进行研究和对比。

2  材料与方法

2.1  重金属测定元素及其含量標准的选定

土壤重金属的含量标准采用国标《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》（GB15618—2018）中农用地土壤污染风险筛选值标准和管控值标准，以及上海市土壤重金属环境背景值。蔬菜重金属含量标准采用国标《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB2762—2017）中的各污染物限量指标。土壤和蔬菜重金属测定元素均选定Pb、Cd、Hg、As四种元素。

2.2  样本采集与测定方法

在四处区域各随机选择5个采样点，用铲子取0～10 cm表层土样，放入自封袋内，贴上标签。将各处区域采集的土壤样品分别各自混合，剔除杂物，烘箱烘干，经研磨后过120目尼龙筛，用于测量重金属元素的含量。

蔬菜样本选取每处研究区域共有的种类——红薯、辣椒和鸡毛菜，在区域内随机采集可食用部位，经四分法缩混后用清水洗净，再用纯水淋洗，晾干表面水分后备用。

土壤及蔬菜样本的重金属检测参照表1国标规定的方法进行。

2.3  样本污染评价方法

土壤样本采用地累积指数法、单因子指数法和内梅罗综合污染指数法进行重金属污染评价，并利用潜在生态危害评价法进行综合生态风险评价。计算公式如下。

地累积指数法：[Igeo=log2Ci1.5Bi][]           （1）

（1）式中，Igeo为土壤重金属元素的地累积指数，Ci为土壤样本中重金属元素i的浓度，Bi为元素i的环境背景值。

地累积指数法评价等级标准见表2。

内梅罗综合污染指数法：

[P=P2iavr+P2imax2]    （2）

（2）式中，P为综合污染指数，Piavr为污染物污染指数的平均值，Pimax为污染物中单项污染指数的最大值。

内梅罗综合污染指数分级标准见表3。

单项污染指数法：

Pi=ρi/Si  （3）

（3）式中，Pi为污染物的污染指数，ρi为污染物i的实测浓度（mg·kg-1），Si为污染物i的评价标准（mg·kg-1）。

单项污染评价标准：Ⅰ级，Pi≤1，无污染;Ⅱ级，Pi≤2，轻微污染;Ⅲ级，Pi≤3，轻度污染;Ⅳ级，Pi≤5，中度污染;Ⅴ级，Pi>5，重度污染。

潜在生态危害评价法：

[Cri=Ci/Bi] （4）

[Eri=Tri·Pri]  （5）

[RI=i=1nEri]  （6）

（4）（5）（6）式中，[Cri]为元素i的污染参数，[Eri]为元素i的潜在生态危害指数，[Tri]为元素i的毒性响应系数，[Pri]为元素i的潜在污染指数，RI为多元素综合潜在生态危害指数。其中，毒性相应系数取值分别为：Cd=30，Pb=5，Hg=40，As=10[6]。

潜在生态危害指数分级标准见表4。

3  结果与分析

3.1  可食地景土壤重金属含量测定结果和超标分析

由表5可见，四地的土壤样品均可以检测出Pb、Cd、Hg、As四种元素，与上海土壤重金属环境背景值相比，宅旁菜地、世纪公园的As含量略高于背景值，分别为背景值的1.31倍、1.25倍，其余地点及其余重金属含量均未超过背景值。四地土壤样品重金属含量均未超过《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》中农用地土壤污染风险筛选值标准，表明四地土壤对农产品质量安全的风险低。

3.2  可食地景土壤污染等级评价

根据地累积指数法评价土壤样品结果（见表6）可知，四地土壤样品中四种重金属的Igeo值均小于0，表明四种可食地景的土壤处于无污染水平。而根据内梅罗综合指数法评价各区域土壤（见表7），发现五厍基地、社区花园土壤污染处于警戒线水平，宅旁菜地、世纪公园的土壤属于轻度污染。从单因子指数来看，宅旁菜地、世纪公园的As含量达到轻微污染水平，其余各地重金属单项污染指数均属于无污染水平。

3.3  可食地景土壤潜在生态危害评价

从潜在生态危害指数法评价土壤样本的结果（见表 8）可知，各区域中Pb、Cd、Hg、As四种重金属潜在生态危害指数（Er）均小于40，属于轻微污染水平，综合潜在生态危害指数（RI）均小于150，属于轻微生态危害。

3.4  蔬菜重金属含量测定集污染等级评价

《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中的各污染物限量指标列于表9，蔬菜重金属含量测定结果列于表10。社区花园因近两年种植的植物由蔬果转为草药及观赏植物，所以本次的蔬菜样本系从五厍基地、宅旁菜地及世纪公园采集。可以看出，三地的蔬菜样本重金属含量均未超过限量指标，表明所有采集的蔬菜样本均为安全可食用的。从各重金属元素在蔬菜样本的含量来看，As和Hg在蔬菜中的积累最小，五厍基地的蔬菜未检测出Hg，As元素有被检出但未达到检测下限;世纪公园Hg、As元素均有检出，但未达到检测下限;宅旁菜地中Hg、As元素则均未检出。Pb和Cd在不同種类的蔬菜中的积累和污染指数有差异，鸡毛菜和红薯中Pb的单因子指数较高，而辣椒中Cd的单因子指数更高。

4  讨论与小结

4.1  讨论

随着城市化进程不断加快，城市居民所占比例越来越高，但对于田园生活的向往总是难以割舍。前些年因居民私自破坏公路种菜、在社区绿地种菜的新闻屡见不鲜[7]。近年来，随着国家给予社区农园、都市菜园对缓解城市问题、改善食品安全、促进人际关系等方面的认可[8]，可食地景也在城市公共绿化、居民社区绿化当中逐渐兴起。而可食地景选用的场地不属于农用地，存在一定土壤污染风险。土壤中的污染物会随着生物富集作用积累在植物体内，如果人们食用这类果蔬，可能会对身体造成一定损害。如Pb的强亲组织性会损害人体器官;Cd可以破坏钙代谢，引起钙缺乏，导致骨质疏松、软骨症和骨折等症状[9]。因此，对于选作可食地景设计的场地，提前进行重金属污染检测是十分必要的。

本次研究所选用的可食地景基本都持续3年以上，景观已较为成熟。这些区域的土壤污染程度不严重，且产出蔬菜经检测也全部安全可食，但不代表所有可食地景所种植的果蔬均为安全的。受城市中工业、交通、生活等污染，城中及城郊零星的菜地已经受到了不同程度的污染，如广州城市菜地中Cd、Hg对于生态存在极强危害[10]，上海樱桃河边边沿菜地Zn含量超标等[11]。尽管在这些地方种植的果蔬中重金属含量不一定超过限额标准[12-13]，但仍应引起重视。

然而，对每一处可食地景设计前都进行土质检测成本过于高昂，对非专业人士门槛过高。建议前期可采购种植土覆于场地表面10～20 cm，之后利用朴门永续（Perma-culture）等健康、生态的方式进行土壤改良，保证可食地景产出的作物健康、安全。

4.2  小结

在上海地区四种可食地景类型的土壤重金属含量检测中，宅旁菜地、世纪公园土壤属于轻度污染，五厍基地、社区花园处于警戒线水平;宅旁菜地、世纪公园的As含量达到轻度污染;全部样本重金属含量均未超过农用地土壤污染风险筛选值标准，表明这些可食地景产出的农产品质量安全风险低。通过对四处可食地景产出蔬菜的重金属含量测定可知，所有蔬菜重金属含量均未超过限量指标，可安全食用。

参考文献：

[1]  周慧琼.可食地景——回归田园式的景观设计研究[J].艺术科技，2018，31（2）：144.

[2]  徐逸涵，李委佳，温静.2019年北京世园会可食地景的景观应用研究[J].林业与环境科学，2020，36（3）：115-120.

[3]  人民网.花博会有个可食用花园[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]  刘宁京，郭恒.回归田园——城市绿地规划视角下的可食地景[J].风景园林，2017（9）：23-28.

[6]  徐争启，倪师军，庹先国，等.潜在生态危害指数法评价中重金属毒性系数计算[J].环境科学与技术，2008（2）：112-115.

[7]  包丽萍.大连南沙街道整改私建菜园子[J].民心，2017（8）：43.

[8]  王远石.可食用景观在城市公共设施绿地中的应用研究[D].重庆：西南大学，2016.

[9]  张浩，王济，曾希柏，等.城市土壤重金属污染及其生态环境效应[J].环境监测管理与技术，2010，22（2）：11-18.

[10] 蔡云梅，张艳林，任露陆，等.广州城区菜地土壤重金属污染特征及生态风险评价[J].广东农业科学，2019，46（2）：73-78.

[11] 仵芳，卢晓旭，周枭潇，等.樱桃河边沿菜地蔬菜食用健康安全风险分析[J].南京师大学报（自然科学版），2019，42（2）：122-128.

[12] 陈剑，齐文，何玲玲，等.城郊菜地土壤与蔬菜中重金属含量调查及风险评估[J].浙江农业科学，2021，62（5）：904-906.

[13] 吴桐，杨晓辉，刘艳，等.临沂城郊零散菜地土壤与蔬菜重金属含量及其健康风险评估[J].环境保护与循环经济，2020，40（9）：45-48，59.

收稿日期：2022-04-21

基金项目：上海农林职业技术学院中青年领军人才项目（A2-0273-20-01-16）。

作者简介：赵普莹（1992—），女，山西太原人，硕士，助教，主要从事景观园艺及园艺产品采后研究。E-mail：zhaopuyin@163.com。