全球高达17%农田含有一种或多种超标有毒金属

土壤最底层 30 厘米是生命的基础。这一层一英尺深的土壤圈是大多数植物根系的重要空间。根系深入土壤圈是为了固定植物，而不是滋养植物。在这一狭窄区域内，细菌、真菌、线虫和无数其他微生物构成了所谓的生物结皮，而生物结皮又支撑着上方更大的生命形式。现在，对数千项研究以及更多土壤样本的回顾表明，在用于种植人类食物的农业土壤中，同样的这 30 厘米厚的土壤层也含有有毒浓度的金属。这项大规模研究于周四发表在《科学》上，估计全球高达 17% 的农田含有一种或多种超标的金属和准金属。

一个来自美国、欧洲和中国的研究人员团队审查了数千份关于土壤中金属含量的现有研究，发现了超过8.2万篇论文。经过一系列筛选——例如关注21世纪的研究、将范围限制在土壤最上层、以及仅纳入测量土壤样本中金属浓度的研究——他们将研究范围缩小到约1500项。这些研究提供了全球近80万个人口稠密地区地点的数据。

他们利用机器学习系统（人工智能的一个领域）对全球七种特定金属的过度污染程度进行建模和估算：砷（技术上讲是一种准金属和已知的致癌物）、镉（与各种癌症有关，容易在谷物和水果中积累，尤其是大米）、铬（以剧毒的六价形式存在，通常由皮革鞣制和颜料工业释放）、钴（锂电池必不可少）、铜（一种天然的饮食成分，过量会扰乱内分泌功能）、镍（对植物生长很重要，但过量会阻碍植物生长）和铅（对儿童的神经发育和认知能力有害）。

研究人员发现，全球14%至17%的农田至少含有一种上述金属，浓度高到危险的程度。就面积而言，最高估计约为2.42亿公顷。“我们还发现，有9亿至14亿人（约占世界人口的11%至18%）生活在土壤受污染的地区。这是一个很大的数字，”密歇根大学环境化学名誉教授、该研究的资深作者杰罗姆·恩里亚古（Jerome Nriagu）说道。

区分污染和高浓度至关重要。“污染”通常指人为污染，例如采矿或工业灾难（例如西班牙阿兹纳尔科利亚尔漏油事件）。相比之下，“高浓度”则可能源于自然过程——环境力量（雨水、阳光、冰雪、太阳辐射……）作用于土壤层。

从区域层面来看，中国19%的农业用地重金属浓度过高，其中很大一部分与人为污染有关。在印度北部和中部的大部分地区，这一比例甚至更高。在欧洲，作者利用了LUCAS项目的数据——该项目由欧盟委员会联合研究中心牵头，旨在监测整个欧盟的土地利用状况和演变。根据定期采集的数千个土壤样本，欧盟成员国高达28%的土壤中至少一种金属含量超标。然而，这些数据反映的是整个土地面积，而不仅仅是用于农业的土地。

地图上分布最广的金属是镉，9%的土壤中镉的含量达到毒性浓度。其次是镍和铬，在中东和俄罗斯北部地区浓度较高。接下来是砷，其分布与中国大片地区的地下水污染区重叠，也覆盖了南美洲的部分地区。最后是钴，在赞比亚和刚果民主共和国等国钴的含量较高——这种污染与采矿活动密切相关——此外还有铜和铅，它们是毒性最强的金属，即使微量也可能造成危害。

“镉污染的广泛分布既有自然因素，也有人为因素，”该研究的主要作者、北京清华大学环境学院研究员侯德义在一封电子邮件中解释道。“从地球化学角度来看，某些母岩物质（地下基质），例如黑色页岩，含有高浓度的镉，风化作用会导致土壤中镉的浓度升高。”

人类活动进一步加剧了这一问题，“尤其是含镉磷肥的使用、废水灌溉、采矿、冶炼和电子垃圾处理产生的工业排放，以及煤炭燃烧产生的大气沉降，”侯教授补充道。人为污染与自然背景水平的结合，令科学家们深感担忧。

金属分布图揭示了一条高浓度带，研究人员称之为“富金属走廊”。这条带从意大利北部延伸至中国东南部，横跨希腊、安纳托利亚、中东、伊朗、巴基斯坦以及印度次大陆的北部和中部地区。这些地区人口稠密，历史悠久，研究人员将当今的污染与远古时期的人类活动联系起来。

“这些地区与早期人类文明的核心区域有很大重叠，包括古希腊和罗马文明、波斯文化、古印度社会以及中国的长江文明，”侯回忆道。

此前，研究人员对从格陵兰岛和西伯利亚提取的冰芯进行了研究，发现了可追溯到2000多年前的异常铅浓度。这种金属是银冶金学的关键。

“虽然母岩风化和植物提取（根系吸收）等自然因素发挥了一定作用，但数千年来人类的密集活动，尤其是采矿和冶炼，才是关键因素，”侯教授说道。“这条走廊反映了人类对地球表面影响的持久遗留，并提供了人类世作为新地质时代的有力证据。”获取更多有价值信息 访问：https://byteclicks.com

但这项研究并未将责任归咎于自然或人为原因。这并非研究目标，而且在全球范围内查明这些金属的来源并非易事。所涉及的不同时间尺度也使问题变得复杂。例如，像 1998 年 4 月 25 日发生在阿斯纳尔科利亚尔的那次泄漏仅在几个小时内发生，而金属自然进入土壤圈的过程则要慢得多。新土壤的形成速度仅为每世纪 3 毫米。像上一个冰河时代末期这样缓慢的事件，冰川消退用了大约 10,000 年的时间，说明了这种对比。再次查看地图，可以清楚地看到，在北纬 50 度（从西向东贯穿德国）以北的地区，几乎没有高浓度的金属。

正如西班牙塞维利亚自然资源与农业生物研究所（IRNAS）的研究员曼努埃尔·德尔加多·巴克里索（Manuel Delgado Baquerizo）所解释的那样，“冰川期对土壤生物化学有着非常强烈的影响；当冰消失时，土壤也会完全消失，使母岩完全暴露出来。” 随之消失的还有土壤中的金属负荷。

研究土壤污染对环境影响的专家德尔加多·巴克里佐指出：“重金属通常毒性很大，但必须达到高浓度才行。” “这些研究人员关注的是土壤，而不是我们可能食用的实际食物”。

对他来说，真正的挑战在于设定阈值——确切地知道每公斤土壤中某种金属的浓度达到多少才会对土壤生态系统、土壤中的生物和人类健康造成危害。“目前还没有既定的标准，”他说。该研究的作者使用了10个不同国家设定的最高限值，并计算了平均值——但这并不能完全反映问题的全貌。

巴克里佐总结道：“问题在于，许多重金属具有累积效应。你可能接触到少量重金属，但如果长期接触，就会对你的健康产生影响。”

最明显的例子就是铅。自从罗马人开始在管道中使用铅以来，铅一直被用来输送自来水，至今已有2000多年的历史。获取更多有价值信息 访问：https://byteclicks.com