趙普瑩 曹利名 趙群
摘 要 選取上海四處景觀效果較為穩(wěn)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(jìn)行檢測和污染評價(jià)。結(jié)果顯示,宅旁菜地、世紀(jì)公園土壤屬于輕度污染,五厙基地、社區(qū)花園處于警戒線水平;宅旁菜地、世紀(jì)公園的As含量達(dá)到輕度污染;全部土壤樣本重金屬含量均未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值標(biāo)準(zhǔn),無潛在生態(tài)危險(xiǎn)。五厙基地、宅旁菜地、世紀(jì)公園產(chǎn)出的蔬菜重金屬含量均未超過限量指標(biāo),可安全食用。
關(guān)鍵詞 可食地景;重金屬檢測;污染評價(jià);食品安全;上海地區(qū)
中圖分類號:S201.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.13.042
可食地景,是指運(yùn)用設(shè)計(jì)生態(tài)園林的技術(shù)方式來營造果園、農(nóng)園,使其富有美感和生態(tài)價(jià)值[1]。城市中可食地景的運(yùn)用,不僅滿足人們對城市景觀生態(tài)性的需求,同時(shí)兼具生產(chǎn)性與食用性,是近年來城市景觀設(shè)計(jì)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(qū)[2],2021年第十屆花博會(上海)中可食地景展園設(shè)計(jì)[3],都是對可食地景發(fā)展的一次次嘗試。但可食地景的設(shè)計(jì)區(qū)域大多不是農(nóng)業(yè)用地,這些城市用地隨著工業(yè)、交通及城市發(fā)展,土壤中有害物質(zhì)尤其是重金屬污染不斷加重,在這類土地上種植農(nóng)作物,重金屬會隨著生物富集作用在作物體內(nèi)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(yán)重[4]。
上海作為國內(nèi)率先開展可食地景實(shí)踐的地區(qū)之一,在科研院所及中小學(xué)校的帶領(lǐng)下,踴躍出社區(qū)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(qū)四處較為穩(wěn)定的可食用景觀,對其土壤和產(chǎn)出作物的重金屬含量進(jìn)行檢測,對種植蔬菜進(jìn)行安全性評估,為今后可食地景的發(fā)展提供理論依據(jù)。
1? 研究區(qū)概況
本研究選取四處可食地景進(jìn)行土壤及蔬菜樣品的重金屬檢測,分別為上海世紀(jì)公園蔬菜花園、鞍山四村第三小區(qū)“百草園”社區(qū)花園、松江區(qū)泖港鎮(zhèn)曹家浜570號宅旁菜地及上海農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院五厙基地。這四處采樣點(diǎn)分別代表可食地景四種常見形式:城市公園可食地景園區(qū)、社區(qū)花園、庭院菜地及城郊農(nóng)業(yè)園區(qū)。四處景觀運(yùn)營主體不同,世紀(jì)公園蔬菜花園和五厙基地的運(yùn)營主體是企業(yè),管理維護(hù)相對專業(yè);“百草園”主要由社區(qū)居民共同建設(shè)維護(hù),宅旁菜地則是由戶主親自維護(hù),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(guān)注程度及采取措施也有所不同,值得對此進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的選定
土壤重金屬的含量標(biāo)準(zhǔn)采用國標(biāo)《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618—2018)中農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值標(biāo)準(zhǔn)和管控值標(biāo)準(zhǔn),以及上海市土壤重金屬環(huán)境背景值。蔬菜重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)采用國標(biāo)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》(GB2762—2017)中的各污染物限量指標(biāo)。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(qū)域各隨機(jī)選擇5個(gè)采樣點(diǎn),用鏟子取0~10 cm表層土樣,放入自封袋內(nèi),貼上標(biāo)簽。將各處區(qū)域采集的土壤樣品分別各自混合,剔除雜物,烘箱烘干,經(jīng)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(qū)域共有的種類——紅薯、辣椒和雞毛菜,在區(qū)域內(nèi)隨機(jī)采集可食用部位,經(jīng)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(biāo)規(guī)定的方法進(jìn)行。
2.3? 樣本污染評價(jià)方法
土壤樣本采用地累積指數(shù)法、單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進(jìn)行重金屬污染評價(jià),并利用潛在生態(tài)危害評價(jià)法進(jìn)行綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。計(jì)算公式如下。
地累積指數(shù)法:[Igeo=log2Ci1.5Bi][]? ? ? ? ? ?(1)
(1)式中,Igeo為土壤重金屬元素的地累積指數(shù),Ci為土壤樣本中重金屬元素i的濃度,Bi為元素i的環(huán)境背景值。
地累積指數(shù)法評價(jià)等級標(biāo)準(zhǔn)見表2。
內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法:
[P=P2iavr+P2imax2]? ? (2)
(2)式中,P為綜合污染指數(shù),Piavr為污染物污染指數(shù)的平均值,Pimax為污染物中單項(xiàng)污染指數(shù)的最大值。
內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)見表3。
單項(xiàng)污染指數(shù)法:
Pi=ρi/Si? (3)
(3)式中,Pi為污染物的污染指數(shù),ρi為污染物i的實(shí)測濃度(mg·kg-1),Si為污染物i的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(mg·kg-1)。
單項(xiàng)污染評價(jià)標(biāo)準(zhǔn):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(tài)危害評價(jià)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(shù),[Eri]為元素i的潛在生態(tài)危害指數(shù),[Tri]為元素i的毒性響應(yīng)系數(shù),[Pri]為元素i的潛在污染指數(shù),RI為多元素綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)。其中,毒性相應(yīng)系數(shù)取值分別為:Cd=30,Pb=5,Hg=40,As=10[6]。
潛在生態(tài)危害指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)見表4。
3? 結(jié)果與分析
3.1? 可食地景土壤重金屬含量測定結(jié)果和超標(biāo)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(huán)境背景值相比,宅旁菜地、世紀(jì)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(diǎn)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(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》中農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值標(biāo)準(zhǔn),表明四地土壤對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的風(fēng)險(xiǎn)低。
3.2? 可食地景土壤污染等級評價(jià)
根據(jù)地累積指數(shù)法評價(jià)土壤樣品結(jié)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(jù)內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法評價(jià)各區(qū)域土壤(見表7),發(fā)現(xiàn)五厙基地、社區(qū)花園土壤污染處于警戒線水平,宅旁菜地、世紀(jì)公園的土壤屬于輕度污染。從單因子指數(shù)來看,宅旁菜地、世紀(jì)公園的As含量達(dá)到輕微污染水平,其余各地重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)均屬于無污染水平。
3.3? 可食地景土壤潛在生態(tài)危害評價(jià)
從潛在生態(tài)危害指數(shù)法評價(jià)土壤樣本的結(jié)果(見表 8)可知,各區(qū)域中Pb、Cd、Hg、As四種重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)(Er)均小于40,屬于輕微污染水平,綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)(RI)均小于150,屬于輕微生態(tài)危害。
3.4? 蔬菜重金屬含量測定集污染等級評價(jià)
《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》中的各污染物限量指標(biāo)列于表9,蔬菜重金屬含量測定結(jié)果列于表10。社區(qū)花園因近兩年種植的植物由蔬果轉(zhuǎn)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(jì)公園采集??梢钥闯觯氐氖卟藰颖局亟饘俸烤闯^限量指標(biāo),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(dá)到檢測下限;世紀(jì)公園Hg、As元素均有檢出,但未達(dá)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(shù)有差異,雞毛菜和紅薯中Pb的單因子指數(shù)較高,而辣椒中Cd的單因子指數(shù)更高。
4? 討論與小結(jié)
4.1? 討論
隨著城市化進(jìn)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(qū)綠地種菜的新聞屢見不鮮[7]。近年來,隨著國家給予社區(qū)農(nóng)園、都市菜園對緩解城市問題、改善食品安全、促進(jìn)人際關(guān)系等方面的認(rèn)可[8],可食地景也在城市公共綠化、居民社區(qū)綠化當(dāng)中逐漸興起。而可食地景選用的場地不屬于農(nóng)用地,存在一定土壤污染風(fēng)險(xiǎn)。土壤中的污染物會隨著生物富集作用積累在植物體內(nèi),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(qiáng)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(dǎo)致骨質(zhì)疏松、軟骨癥和骨折等癥狀[9]。因此,對于選作可食地景設(shè)計(jì)的場地,提前進(jìn)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(xù)3年以上,景觀已較為成熟。這些區(qū)域的土壤污染程度不嚴(yán)重,且產(chǎn)出蔬菜經(jīng)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(yè)、交通、生活等污染,城中及城郊零星的菜地已經(jīng)受到了不同程度的污染,如廣州城市菜地中Cd、Hg對于生態(tài)存在極強(qiáng)危害[10],上海櫻桃河邊邊沿菜地Zn含量超標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)[12-13],但仍應(yīng)引起重視。
然而,對每一處可食地景設(shè)計(jì)前都進(jìn)行土質(zhì)檢測成本過于高昂,對非專業(yè)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(xù)(Perma-culture)等健康、生態(tài)的方式進(jìn)行土壤改良,保證可食地景產(chǎn)出的作物健康、安全。
4.2? 小結(jié)
在上海地區(qū)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(jì)公園土壤屬于輕度污染,五厙基地、社區(qū)花園處于警戒線水平;宅旁菜地、世紀(jì)公園的As含量達(dá)到輕度污染;全部樣本重金屬含量均未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值標(biāo)準(zhǔn),表明這些可食地景產(chǎn)出的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)低。通過對四處可食地景產(chǎn)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(biāo),可安全食用。
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收稿日期:2022-04-21
基金項(xiàng)目:上海農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院中青年領(lǐng)軍人才項(xiàng)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(chǎn)品采后研究。E-mail:zhaopuyin@163.com。