上海
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
土壤为人类消费的近 95%的食物提供了基础。随着全世界人口的增长以及生活水平的提高，到 2050 年全球粮食产量需要增加 35%-56%。这给不可再生的土壤资源带来了巨大压力，而现在，土壤退化已威胁到全球 13 亿人的生计。
联合国粮农组织（FAO）警告称，由于土壤侵蚀、过度使用化肥和农药以及工业污染，到 2050 年全球可能有 90% 的土壤资源面临风险。在土壤质量的问题上，人们常常忽视土壤受到有毒重金属和类金属（统称有毒金属）的污染，这种污染会降低农作物产量，并导致食品不安全。
尽管像钴（Co）和铜（Cu）这样的金属在生物体机能中少量存在是必不可少的，但它们在包括农作物在内的生物体内的生物累积可能会使人类食物链中的这些金属达到有毒水平。此外，有毒金属不可降解，因此会在土壤中以十年为单位的时间尺度上不断累积。
全球土壤中的有毒金属污染已被研究数十年；然而，对于有毒金属对土壤质量影响的定量评估以及全球范围内土壤污染的分布情况仍不清楚。
2025 年 4 月 17 日，清华大学环境学院侯德义教授团队在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为： Global soil pollution by toxic metals threatens agriculture and human health 的研究论文。
该研究分析了砷、镉、钴、铬、铜、镍和铅造成的全球土壤污染期刊，并绘制了超过农业和人类健康阈值的有毒金属污染地区，揭示了一个此前未被识别的低纬度欧亚大陆高风险金属富集区，该研究显示，全球约有 14%-17% 的耕地土壤受到有毒金属污染影响，并估计有 9亿-14 亿人生活在超过人类健康和生态阈值的有毒金属污染区域。
在这项研究中，研究团队基于 1493 项区域研究的 796084 个采样点数据，构建了砷（As）、镉（Cd）、钴（Co）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）和铅（Pb）的全球土壤污染数据库，并利用机器学习技术绘制出农业与健康阈值超标区域分布图。
该研究揭示了一个此前未被识别的低纬度欧亚大陆高风险金属富集区，该现象归因于气候、地形及人为因素的综合影响，这是一条横贯人类古文明发源地 （ 古希腊文明、罗马帝国、波斯文化、古印度、中国长江流域文明 ） 的污染带，也是人类与重金属千年纠葛的见证：从青铜时代的采矿到工业革命，再到现代电子设备的需求，人类活动让土壤中的重金属不断积累。由于金属不会降解，这一污染带也可视为人类世的地球化学标志。
该研究估计，全球约 14%-17% 的耕地土壤受有毒金属污染，其中至少有一种有毒金属含量超过了农业安全阈值，约9-14 亿人口生活在超过人类健康和生态阈值的有毒金属污染区域。
全球土壤中超过农业阈值的有毒金属污染
全球土壤有毒金属含量超过人类健康和生态阈值的分布情况
该研究还显示，气候和地形，以及采矿活动和灌溉，能够预测哪些土壤会超过金属污染阈值。土壤金属污染是一个全球性问题，随着新技术对有毒金属需求的增长，土壤金属污染问题可能还会加剧。
这项研究犹如一记警钟——我们脚下 40 厘米厚的土壤层不仅承载着人类文明，更决定着未来的粮食安全。当全球都在为碳排放而焦虑时，这项研究提醒我们，保卫土壤，就是守卫人类生存的底线。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr5214
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