美国学术期刊《Science》日前发表的一则研究论文显示，全球14%—17%的耕地受砷、镉、钴等7种有毒金属污染，并首次绘制了全球土壤中重金属超标分布图，揭示了一条横跨欧亚的“重金属富集廊道”。面对这一严峻形势，我们该如何破局？
记者就此专访论文第一作者、清华大学环境学院教授、土壤与地下水教研所所长侯德义。
图为研究团队开展土壤采样现场作业 受访者供图
土壤重金属受环境社会因素影响
联合国粮食及农业组织统计数据显示，土壤是全球95%食物的生产基础，土壤质量直接关系人类的生存与发展。
然而，日益严重的重金属污染正对国际粮食安全及公众健康构成重大威胁。遗憾的是，目前全球对土壤重金属污染程度的系统性认知仍显不足。
研究发现，在欧亚大陆中低纬度地区，有一条超大型、跨洲际的“重金属富集廊道”，它从南欧延伸至中东、南亚和中国南部地区，与人类文明的主要发源地存在重合。
除了数千年的采矿和冶炼等人类活动之外，强烈的成土母质风化作用、植物的泵提作用，以及多山地形地貌等因素，均是导致这一地区重金属富集的原因。
“由于重金属不可降解，这一区域可以作为新地质时代‘人类世’的重要标志物。”侯德义说。
通过深入分析，研究团队揭示了环境要素与重金属分布的关联规律：温度、降雨量和蒸散量等气候因素与土壤重金属分布呈正相关，霜降及湿润天数则呈负相关关系。
“在亚热带季风气候区，农田土壤重金属超标率显著高于全球均值；相反，湿润大陆性气候区的超标率相对较低。同时，地形因素也不容忽视——高海拔和陡坡地带的污染风险更为突出。”侯德义补充说。此外，研究证实社会经济活动同样是关键驱动因素，特别是受工业污染影响的灌溉用水与土壤重金属积累存在显著正相关。
研究结果有力验证了一个基本科学假设——土壤重金属浓度在空间大尺度上的分布，取决于一系列环境与社会变量之间的相互作用。这一发现，为未来的全球土壤污染防治行动提供了科学依据。
而要真正实现精准治理，首先需要解决一个更基础的问题：如何在全球范围内准确锁定污染区域？
一场大会结缘和两个难点突破
2018年，联合国粮食及农业组织曾举办全球土壤污染研讨会，旨在通过科学证据和国际合作应对土壤污染问题，以实现可持续发展目标。
受邀参加此次会议，让侯德义意识到，尽管过去几十年间土壤重金属污染问题已得到广泛研究，但仍然存在两方面不足。
一方面，在全球尺度上，缺乏土壤重金属污染空间分布基准图，导致人们对污染格局的认知停留在碎片化状态；另一方面，对污染驱动机制的研究长期局限于区域尺度，全球范围内多要素耦合的形成机理尚未明晰。
“这双重认知缺口，制约了全球尺度系统性防治策略的制定与实施。”侯德义说。研讨会结束后，他便带领团队启动一项填补空白的研究。团队的首要任务是破解土壤重金属数据碎片化难题，开展跨学科、跨区域的数据整合工作。
79.6万个采样点，无数个10km×10km的栅格，勾画出全球首张土壤重金属超标分布图。
这张分布图涵盖砷、镉、钴、铬、铜、镍、铅7种重金属和类金属，它诞生的背后，是研究团队通过对1493套区域研究数据的系统性收集，构建起一座全球土壤重金属污染数据库。
数据库的建设过程充满挑战。侯德义介绍，团队致力于突破两个难点：一是全球土壤重金属数据分布不均，非洲、南美洲等局部地区的数据覆盖不足，加之土壤污染本身具有高度空间异质性，导致大尺度下连续、精细的污染空间分布刻画极具难度。
二是土壤污染的形成机制复杂，涉及气候条件、地质构造等自然因素，以及农业生产活动、采矿冶炼等人为因素的动态耦合，这些非线性关系大大增加了预测难度。
“这使得土壤重金属空间分布的高精度预测非常困难。我们花费近3年时间，构建起初始的土壤重金属污染数据库，并在之后的研究过程中持续对它进行补充，最大限度缓解土壤污染数据空间分布不均的问题。”侯德义说。
数据库构建后，研究团队利用机器学习算法，经过数十次模型迭代优化，最终构建出全球土壤重金属污染空间分布反演模型。
最后，为确保结果可靠，团队通过全面的系统性分析，量化了数据偏差等因素带来的不确定性。
研究者呼吁多维度推进污染防治
一张全球性土壤重金属污染地图由此逐渐清晰。
研究显示，全球14%—17%的农田土壤存在重金属超标问题，影响农业生产和粮食安全；约9亿—14亿人口居住在土壤重金属污染超标区域，存在潜在健康风险。
值得注意的是，除传统采矿、冶炼、施肥等污染成因外，光伏、电动汽车电池生产等新兴产业的发展，对土壤重金属分布或存在潜在影响。
侯德义指出，随着全球“碳中和”进程加速，锂、钴、镍等关键金属的开采强度显著上升，可能在一些发展中国家形成新的污染热点，需要防范 “绿色转型” 中的土壤环境风险。
面对这一严峻形势，如何构建科学有效的风险防控体系，成为下一阶段国际社会需要共同应对的重大课题。研究团队呼吁，各国政府及国际组织可协同开展系统性防治工作，从多个维度着力推进土壤重金属污染防治。
比如，推进针对性土壤详查工作，聚焦撒哈拉以南非洲等高风险且数据稀缺区域系统开展土壤污染评估，为科学治理提供数据支撑与决策依据。
“目前，联合国环境规划署与粮农组织正合力推动全球土壤污染防治与修复工作。鉴于本研究揭示的非洲等区域数据匮乏导致的预测不确定性，我们呼吁国际社会优先向数据稀缺地区提供土壤污染调查援助，特别是撒哈拉以南非洲，以完善全球污染监测网络。”侯德义说。
在治理策略上，推广绿色可持续修复技术应用。针对受污染区域，优先采用植物修复、生物修复等环境友好型技术，在有效控制土壤污染的同时实现土壤生态功能的系统恢复，促进土壤质量提升。
同时，健全土壤保护法律与监管体系。加快制定并严格实施土壤环境保护政策，通过完善土地利用规划、规范农用化学品使用标准等措施，从制度层面限制污染风险。同步推广可持续农业实践，并构建常态化监管机制。
强化土壤科学研究与技术创新，与构建多元化资金保障机制同样重要。
侯德义指出，应持续加大科研投入力度，重点攻关土壤监测技术，研发经济高效的污染修复方法。同时完善科研成果转化机制，推动技术成果向实际治理场景的有效应用。通过政府财政补贴、国际合作援助等方式，建立稳定的资金支持渠道，重点保障低收入、高风险地区土壤污染治理项目的顺利实施，确保治理工作的可持续性。（记者韦璐）
