你所不知道的，土壤营养和污染的人类健康效应

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  作者     陈能场   林大松   郑煜基   张甘霖

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人类的食物95%直接或间接地来自土壤，食物中的营养和污染物直接影响着人体的健康，同时营养和污染物的相互作用贯穿在土壤化学、粮食安全和人体健康的全链条中。正因如此，在规避饮食风险时，要提倡多样化饮食；在土壤污染修复时，要因时因地开展。而要真正保障人体健康，健康的土壤才是根本。

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如果你走在大街上，问一个小学生“你知道大米从哪里来的吗?”十之八九，他会告诉你大米来自超市。而如果你告诉一个缺个智齿的中年男子，他的缺牙可能与土壤有很大的关系，他准给你一个惊愕的表情。

在城市化高速发展的今天，生活在都市里的人，很少接触到泥土，难以看到长在土壤里的作物，更难以想象土壤与健康有什么关系。

牙齿与土壤

阿尔布雷克特（WM. A. Albrecht）是美国密苏里大学的一名土壤学家。在第二次世界大战期间，他发现来自不同地方有龋齿的士兵有很多差别，为此他收集了1941—1942年征兵入伍的美国士兵的牙齿健康资料，将69684个士兵的牙齿状况与他们所出生的州联系起来，惊讶地发现了一个规律：来自美国中部的士兵牙齿最好，其次是西部，而东部士兵的龋齿发生率最高。

凭借专业的敏感度，阿尔布雷克特将这个结果与美国的土壤发育状况联系起来。他发现美国西部的土壤干燥，发育慢，土壤中的钙难以释放出来被植物吸收利用，对“生在当地，长在当地”的年轻人来说，从食物中摄取的钙因而受到影响；而东部雨水充沛，土壤发育快，酸化程度高，土壤中的钙被高度淋失，使得食物中的钙含量更少，造成士兵更高的龋齿发生率。进一步仔细研究东部，还发现降水量更大、土壤酸化程度更高的东北部的士兵牙齿最为糟糕，而南部由于土壤经常使用石灰，情况好得多。中部士兵的牙齿情况最好，但不同州之间也存在差别，比如堪萨斯州和密苏里州虽然临近，但密苏里州的情况没有堪萨斯州好，原来堪萨斯州多为石灰性土壤，而密苏里州缺钙土壤多。

阿尔布雷克特的研究结果产生了一篇很有意义却经常被忽视的论文《我们的牙齿和土壤》（Our Teeth and Our Soils） ^[1]。文中指出：“对于有见识的牙医来说，牙齿和整个口腔都反映了病人的营养状况，他不仅要能指出病人的食物质量，而且还要能进一步指出病人所在地区的土壤肥力的问题。” 

研究牙齿与土壤的关系并非阿尔布雷克特的首创。早在1920年代，美国中西部牙医普赖斯（W. A. V. Price）带着“我们的孩子牙齿为何不健康？以往的人没有牙医又如何生存？”等疑问，历时9年，行程10万多英里，从苏格兰鲜为人知的孤岛社区到美国北部的因纽特人，从非洲到新西兰等地的原始部落，专门考察这些未进入现代文明的人群的牙齿和食物的关系，他也因此被称为“营养学上的达尔文”（"The Charles Darwin of Nutrition"）。 在其著作《营养与物理性退化——原始饮食和现代饮食的比较及其效应》（Nutrition and Physical Degeneration——A Comparison of Primitive and Modern Diets and Their Effects）中，普赖斯发现，虽然他所考察的社区的现代化程度差异极大，但那些吃传统的、自然的、高营养饮食的人有很好的牙齿和骨骼结构，他们中的很多人虽从未使用过牙刷，但他们的牙齿白而坚硬，牙弓高； 继而发现，土著人龋齿发生率不到1%。普赖斯认为原始部落遵从传统，使耕作数百年的土壤保持了肥力和结构完整性，他们的农业实践是可持续的。

1939年3月22日，由英国31位医生签名、600多位医生联合发表的《医疗约书》（Medical Testament）中强调，现代疾病起源于饮食与生活方式的不健康，健康的土壤生长健康的作物，生产健康的牲畜，最终的产品是健康的人群。该约书的起草人皮克顿（L. J. Picton）医生本人著有《土壤与营养：关于饲养的思考》（Nutrition and the Soil: Thoughts on Feeding）一书。在书中，他深信人类的代谢性疾病，如糖尿病是在肥沃的土壤上投放或倾倒化学物的结果。

现代社会交通发达，物流、人流日行千里，已经很难说是“一方水土养一方人”，因此，很难确证土壤与人体健康存在直接的因果关系，但在交通不便、物流和人流不发达的过去，土壤与健康的直接关系则表现得相当突出。因此在19世纪到20世纪中上叶，除了上述提到的普赖斯医生和皮克顿医生，还有其他不少著名医生在寻找患病根源时最后都不约而同地追溯到土壤上，可谓医生的土壤情结，可惜这段历史被土壤学研究忽视了。

硒与克山病

钙是人体的宏量元素，成年人体中含有1200克左右的钙，约99%存在于骨骼和牙齿中，成年人每日应摄取大约1000毫克的钙才能补足因身体代谢而造成的流失。

如果说钙因为是宏量元素，其在身体里的丰缺容易被发现，也容易和土壤的钙营养状况联系起来，那么硒的故事则让我们领会到土壤与人体健康直接的微妙关系。

硒在1957年之前被认为是有毒的元素，马可·波罗游历到中国发现当地马的跛脚等被认为是硒中毒的最早记录，虽然最新中国科学家的研究发现并非是硒的毒害而是马吃了狼毒草等植物所致 ^[2]。1957年，美籍德国生物化学家施瓦茨（K. Schwarz）和福尔茨（M. Foltz）证明硒对维生素E缺乏症大鼠的肝脏坏死具有保护作用，硒因此被确定为人体必需的微量元素 ^[3]。

1930年代，在黑龙江省克山县，很多十六七岁的少年突然患心肌病猝死，由于该病发生在克山县，因此被命名为克山病。患者主要表现为急性和慢性心功能不全，心脏扩大，心律失常，以及脑、肺和肾等脏器的栓塞。后来研究发现，引发该病的主要原因是由于食物中缺硒。到1980年，急性克山病已基本消失。

硒是人体的必需元素，人体每日摄取的硒低限为40微克，不能低于20微克，否则容易出现克山病、大骨节病等。但当时的克山病患者每日摄取的硒只有8~15微克。应该注意的是，人体的硒适量范围很窄，每日摄取的硒最高不超过400微克，过高的硒摄取会引起中毒，如湖北恩施，这个全世界最富硒的地方，1960年代曾发生当地人指甲和头发脱落甚至硒中毒死亡的问题，硒中毒者硒日摄取量高达3000微克以上。同时有研究指出，每日硒的摄取量为200微克左右具有抗癌效应。

无独有偶，芬兰是世界上低硒土壤区，所在区域的基岩（主要为前寒武纪火成岩和变质岩）和土壤中的硒含量都很低，且因土壤呈酸性，硒以亚硒酸形态存在，容易被土壤吸附，因此作物中的硒含量极低，通常只有0.01 毫克/千克，造成当地居民和牲畜的硒摄入不足。1980年代以前，芬兰人每日硒摄取量为25~60 微克，是世界上硒摄取量最低的国家之一。幼畜和在快速成长期的牲畜经常发生硒缺乏病，即白肌病。白肌病是一种以骨骼肌、心肌纤维以及肝组织发生变性、坏死为主要特征的疾病，因病变部位肌肉色淡，甚至苍白而得名。

1980年代，芬兰卫生局开始担心普通人群因硒摄入量不足，有可能导致严重的公共卫生问题，农林部一个专家小组认为需要对饮食进行较大的干预，故在1983年提出"土壤施硒"的建议，为此芬兰通过了一项法律，即要求将硒酸钠添加到芬兰国内使用的所有农用化肥中，旨在通过增加土壤中有效硒的水平，提高农作物和动物饲料的硒含量，从而增加食物中硒的含量，最终改善芬兰人的缺硒状况。在施硒行动开始后，于1985年开始全国性的监测计划，每年由4个政府研究机构对谷物、食品、饲料、肥料、土壤和人体组织进行取样监测。每年进行4次食物采样，并对同一组的成年人进行人体血液监测，同时也对施硒的环境影响进行监控，结果表明施硒效果很显著。在第一个生长季内，动物饲料、各种食品中硒的含量均有提高，牛奶中硒含量从肥料施用前的0.02微克/千克（干重）上升至0.19微克/千克（干重），猪肉中硒含量从0.02微克/千克（干重）上升至0.70 微克/千克（干重），蔬菜和谷物的硒含量也增加，特别是西兰花，硒含量从0.01微克/千克（干重）猛增到1.70微克/千克（干重） ^[4]。膳食摄取的硒也因此显著增加，与施硒前相比，施硒后第一年成年人摄入硒增加，达到每日100微克左右，是施硒前的1.5~4倍。由于效果过于显著，人们担心硒摄入量过高会给动物和人体健康带来不利影响，因此从1990年开始，芬兰决定减少土壤补硒量。到1993年，成人摄入量回落到85微克/日左右，城市和乡村人口的血清硒平均值为100微克/升。到1997年，芬兰人血硒水平持续在欧洲排名第一且可以与北美人相提并论。 

由于注重土壤硒的补充，芬兰没有显示出同一时期英国和其他一些欧洲国家硒摄入量下降的迹象。到2012年，春季谷物中硒含量平均为施硒前的15倍，牛肉、猪肉和牛奶中硒含量分别平均增加6倍、2倍和3倍。一个值得关注的现象是，有机农业生产的植物性有机食品中硒含量与补硒前的产品相当，而有机喂养的奶牛产出的牛奶中的硒比普通牛奶中的要低50％。这也证明了没有施用补硒肥料的土壤和其植物—动物链依然处于低硒水平。20多年间，芬兰对全国范围内的土壤持续施硒对人体健康的有益影响尚无定论，因为难以将单一因子（如增加微量元素摄入量）的效果从其他可以影响如癌症和心脏疾病的病因因子中分离出来。迄今，芬兰仍然是通过立法在全国范围采取土壤增硒行动的唯一国家。

镉与“痛痛病”

一般土壤中含有96种天然元素，研究表明，人体需要从外界摄取24种微量元素 ^[5]，这些元素大多需要从土壤中摄取，而植物从土壤中只需要摄取14种微量元素。从这个角度来说，比起植物，人类的健康更依赖于土壤。

土壤的状况和养分的供给直接影响着我们的健康，但如果土壤中人体不需要的元素含量过高，则对人体同样有害，甚至会带来特别严重的危害，尤其在土壤遭受污染的情况下。一个典型案例是发生在日本富山县神通川的“痛痛病”。

日本在明治维新后，大力发展科学技术，矿业因此发达。地处神通川上游的神冈铅锌矿因此在19世纪末被大力开采。

到了1911年，一些老年家庭妇女发现骨头特别疼痛，难以站立，身体变矮，一不小心摔跤便造成骨折，到后期连咳嗽都会造成肋骨断裂，痛不欲生。当时的科学技术不发达，人们把这种怪病归咎于因家族的不洁而受到了“诅咒”。

到了第一次世界大战期间，铅、锌等金属需求量加大，矿业更加发达，神通川的中老年妇女受到“诅咒”的现象越来越多；二战时期情况加剧，受害家庭的经济和子女婚嫁都受到很大的影响。最为严重的1960年代，神通川流域一个镇有20%的老年妇女得了此病，但依然未能把它与污染联系起来，更没有把它与后来才知道病因的“镉”联系起来，因为镉在1917年才被发现，到60年代还没有精密的检测方法。

当地医生把这种“痛不欲生”的病称为“痛痛病”，后经科学家研究发现，造成此病的“罪魁祸首”是镉。镉是一种分散元素，伴生在铅锌矿等矿石中，由于含量很低，没有被回收，而且容易被酸化激活。矿石开采时，尾矿中的硫被氧化后镉容易成离子状态流入水中，进而流入稻田。另外，镉沸点为767℃，矿石冶炼时温度在1000℃以上，镉随着尾气进入大气，最后沉降进入稻田和其他环境中。对植物来说，镉并非是必需元素，因此遭受污染的稻田中的镉便随着水稻的生长进入稻米。在长期摄食镉超标的稻米后，终于酿成了“痛痛病”的恶果。

研究表明，“痛痛病”患者体内积累的镉不过是2~3克，但由于镉有其靶器官——肾脏和肝脏，进入血液后，体内的镉1/3积累在肾脏（特别是肾皮质）中，1/4在肝脏中。通常，当肾皮质的镉含量达到200毫克/千克（湿重）时，近端肾小管功能受损，小分子蛋白、钙离子、磷酸根离子等不能被肾脏过滤回收。特别是镉离子的半径和钙离子的半径几乎相同，且都是+2价离子，因此当钙不足时，镉便替代钙进入骨头中，造成骨头不能钙化、骨质疏松和软骨病，于是造成咳嗽骨折、身体变矮。

当时“痛痛病”患者每日镉摄取量高达600微克，对于日本及其他东亚国家以稻米为主食的人来说，半数以上的镉来自大米，于是在1989年世界卫生组织将大米的镉限量定为0.2毫克/千克，2006年改为0.4毫克/千克 ^[6]，目前我国的大米镉标准依然为0.2毫克/千克，而日本和我国台湾地区为0.4毫克/千克，我国香港地区则采取更严格的标准，和欧盟一样为0.1毫克/千克。人体每日摄取的镉不能超过1微克/千克体重，也就是每星期7微克/千克体重，由于镉在人体中的半衰期长，且毒性大，后改为人体每月不超过25微克/千克体重。

日本神通川的当地居民因食用镉污染稻米而发生“痛痛病”事件，而在新西兰西南部的一个小岛上，当地人主要以生蚝和牛奶为食，生蚝因是滤食性生物，极易通过摄食从环境中摄取大量的镉，当地生蚝的含镉量高达5.0毫克/千克，这比日本发生“痛痛病”区域的稻米平均含镉量0.99毫克/千克高出4倍，两个地方的居民每日摄取的镉相当，都高达600微克/千克左右，奇怪的是新西兰小岛上的居民从18—75岁经体检都很健康 ^[7]，为何会产生如此迥异的结果？

同样的污染，不同的结果

美国镉研究专家钱尼（R. L. Chaney）曾经指出，欧美工业革命发生时间早，镉污染严重的地块要比日本多得多，比如英国的西普汉姆（Shipham） ^[8]、德国的施托尔贝格（Stolberg） ^[9]。以英国的西普汉姆为例，当地居民将废弃的矿区经平整后用来种植蔬菜，该地块土壤镉含量高达998毫克/千克。此事被英国帝国理工大学的研究人员发现后，一度给社会带来恐慌，他们呼吁政府要求当地居民疏散，但当地居民我行我素，进一步的调查发现，该污染地块并没有给当地居民带来健康风险。为解开其中之谜，钱尼做了小白鼠喂镉实验，两组小白鼠分别喂以镉量相同的向日葵和大米，6周后用同位素镉进行喂养标记，检测小白鼠体内的同位素镉含量，发现喂食大米的小白鼠体内镉含量是喂食向日葵的16倍。 在进一步的实验中，两组老鼠喂以同样的大米但辅以不同量的钙、锌和铁，6周后同样用同位素镉进行喂养标记，结果发现高钙锌铁组的小白鼠体内肝肾中的同位素镉远远低于低钙锌铁组，证明充足的营养有助于抑制镉在体内的吸收 ^[10]，特别是铁，因镉进入体内血液中与铁处于同一通道，因此体内足量的铁能大大阻碍镉被吸收进入体内。

钱尼的实验结果解开了新西兰小岛居民虽食用镉污染食品却没有健康风险的奥秘，生蚝虽然含镉量高，但同样富含铁、锌等营养物质，当地人还喝大量牛奶，钙得到足量的补充，这些营养元素有效地阻碍了摄入的镉在体内的吸收。钱尼的实验结果还可以解释很多与镉相关的现象，如日本的“痛痛病”患者几乎都发生在生育过2~3胎、家庭贫困的老年妇女身上；通常男性因饭量大和吸烟要比女性多摄入镉，但成年女性体内的镉却比男性高近一倍。这都是因为女性因生理、生育等因素造成体内的铁、锌、钙含量通常比男性要低的缘故。

格陵兰岛上的环斑海豹体内汞、镉严重超标，却不影响健康，原因是海豹体内硒含量高，汞与硒在体内形成了汞—硒复合体，镉与体内的金属硫蛋白结合，除去了毒性 ^[11]。贵州万山地区的汞矿全球闻名，当地水稻也存在汞超标的现象，但也没有给当地居民带来健康风险，这也得益于土壤中含有大量的硒。

也就是说，充足的营养不仅有益于人体的健康，也有助于为人体构建一条抗污染物质进入身体内部的防线。

事实上，人体从外界摄取的物质高达51种 ^[5]，这些物质根据功能可分为6组，分别是：空气、水和能源（即碳水化合物），蛋白质（氨基酸），脂肪（脂肪酸），宏量元素，微量元素和维生素。这些物质在人体内发挥各自的功能，但大多相互影响，它们对人体健康的影响并非孤立地起作用，而是很多因素相互作用，如维生素需要微量元素而起作用，因此营养元素或者污染元素影响健康靠的是一个元素谱系而非单个元素独立“战斗”。

研究表明，在长寿村中，当地土壤通常不但富含硒，也富含锌，而在污染带来问题的村庄，影响健康的是镉，但并非仅仅是土壤镉严重超标，而是土壤同时被强烈酸化，从而极大提高了土壤中镉的有效性，使其容易进入食物链。如江苏如皋长寿乡，土壤中碘、锌和硒的平均含量明显高于其他地区，而对人体有害的砷、汞、镉和铅等重金属含量处于较低水平，表明良好的生态地球化学环境是这一地区长寿的原因 ^[12]。因此，长寿人口的空间集聚现象不能仅由一种元素含量的高低决定，而必须考虑多种元素之间的交互叠加效应 ^[13]。

饮食多样化，平衡风险收益

营养学家早就认识到营养不良是一种复杂的现象，涉及不同的营养素缺乏。显然，目前全球营养缺口不能通过增加一种或两种营养素的供应来纠正。微量元素在人体健康中的作用及其生理功能的协同作用正日益得到承认，营养缺乏很少单独出现的观点也得到了广泛认可 ^[14]。

图中（a）中黑色线表示满足所有营养需求的理想饮食的营养成分，蓝色线显示满足碳水化合物需求但缺乏蛋白质和微量元素及维生素的饮食中营养成分的示例。在以稻米为主食的食物结构中，往往是图中蓝色线的情况，也就是说吃饱了，碳水化合物足够了，但其他成分如蛋白质、脂肪、宏量元素、微量元素、维生素依然不够，这种现象通常被称为隐性饥饿。据世界卫生组织估算，全球处于隐性饥饿的人口多达30亿，其中以缺铁、锌、硒、维生素A为甚。

图中（b）是3种食物的营养成分含量以每日需求量的百分比显示，蓝色线代表一杯白玉米（166克），黑色实线代表一杯黑豆（194克），黑色虚线表示一杯南瓜（116克）。一餐中即使吃了这3种食物共476克，也只有维生素A和膳食纤维足量，其他物质如铁、钙、脂肪、蛋白质等依然不足，所以营养多样性对人体健康非常重要，也因此要求饮食多样化。许多发展中国家的人严重缺乏的营养素包括碳水化合物、蛋白质、铁、维生素A、维生素C、叶酸和锌。有研究指出，为了获得足够量的营养素，一个家庭至少食用上述表中所示的不同营养功能组中的5个品种做成的饮食。

很多有害的重金属在土壤中本就天然存在，因此哪怕是“净土”生产的大米也会含有微量重金属。在现代社会中，已经很难找到“净土”“净水”和“纯净的空气”，因此人类的食物中难以避免会有污染物质。在这种情况下，需要权衡食物的营养收益和污染风险。

以食用大米为例，不含或只含天然存在的微量镉的大米，多吃无妨；对于有镉污染的大米，就需要权衡其安全性。由于镉主要与蛋白质结合，在大米中相对于其他元素分布较均匀，有研究表明，从糙米加工成精米到最后做成白饭，镉的损失率只有10%，而铁、钙、维生素B1等营养物质主要在表皮中，加之加工过的精米在淘米时会造成营养物质进一步损失，因此到米饭阶段，含镉大米做成的米饭健康风险会增加。

对于含砷大米，糙米加工成精米时可以去除一部分砷，用热水淘米也可以去除一部分砷，如果先用大量的水（如米水比1：6）煮沸,再捞起蒸着吃，则大部分的砷留在米汤中，吃米饭就安全得多。

对于含汞大米，有研究表明，无机汞主要在大米表皮，但剧毒的甲基汞则富集在米心部位，因此加工大米时，越是精米，甲基汞的相对含量会越高。

因此，在挑选大米时，尽可能选取产地安全的大米，同时经常更换大米的种类，其中籼米（长形大米）的重金属含量通常高于粳米（圆形大米）。另外，注重膳食中的营养，这样即使吃到被污染的大米，带来的健康风险也会小得多。

健康人体，始于健康土壤

虽然受污染的土地可能生产出安全的粮食，没有受污染的土地如果土壤退化，也可能生产出不安全的粮食。但不管怎样，只有健康的土壤才能生产出健康的粮食，从而保证人体的健康。

健康土壤的意义在于它的高产性。虽然近年来不少国家的人口增长在减缓，但到2050年，地球上的人口估计将达到90亿，那时需要比在现有的耕地数量上多生产出70%左右的粮食才能供养人类。要提高产量，没有健康的土壤，几乎是不可能的。

健康土壤的意义也在于它对气候变化的抵抗力。大量试验表明，在极端气候下如干旱、水涝，健康土壤上生长的作物受到的损害相对较小，能维持相对较高的产量。

健康土壤的意义更在于可以生产出营养丰富的农产品。健康的土壤具有很强的生命力，拥有丰富且完整的食物网，植物根系残留特别是根系的分泌物供养着大量的细菌、真菌，并随着营养级的升高，还出现原生动物、线虫、节肢动物、蚯蚓，直到蛇、鸟、老鼠等脊椎动物。这个完整的食物网不仅转化着各种养分，使之为植物所利用，且相互依存相互制约，表现出很强的土壤抑病性。

以铁为例，虽然土壤中含有大量的铁，但由于其有效性低，难以为植物所吸收，一些植物如豆科植物根系进化出了通过分泌各种有机酸以螯合作用来增加对铁的吸收的机制。此外，根际环境内的微生物对铁的吸收也起着重要的作用。假单胞菌是产生铁载体的细菌，铁载体是低分子量螯合剂，具有高亲和力和铁特异性。铁载体由细菌在铁的有限条件下释放，为植物病原体创造了铁饥饿条件，但在根际中也对铁产生了至关重要的竞争。这种竞争最终决定了生活在植物根部周围的生物的种群结构，某些微生物铁载体可以被植物系统利用，从而导致植物中铁含量的增加 ^[15-16]。

据估计 ^[17]，在世界上重要的农业土壤中，对作物生长而言，49%缺锌，31%缺硼，15%缺锌，14%缺铜，10%缺锰，3%缺铁，人为施用来改善费时费力且效果有限，但如果通过构建健康的土壤利用微生物来帮忙转化为植物可利用的形态，则效果显著，从而很大程度上可以改善人类的健康。

桑切斯（P. Sanchez）和斯瓦米纳坦（M. Swaminathan） ^[18]在谈到解决非洲饥饿问题的综合办法时，强调了“将不健康的人与不健康的土壤联系起来”。关键的一点是，仅靠作物多样性不足以满足人类的营养需求，作物所生长的土壤的健康在确保人类健康方面可以发挥重要作用。

目前，土壤的健康对人类健康及其生态系统健康的重要性已逐渐引起各方的关注，相应的土壤污染问题在我国得到了高度重视，以治镉和控镉为首要任务的各种修复项目和技术被大量地应用到各个项目中。固然，如同日本发生过的“痛痛病”一样，土壤中过高的重金属会带来直接的健康影响，其治理(从土壤中除去或降低其在土壤中的有效性）完全有必要，但从元素相互关系角度，从植物和人体的营养健康角度来看，更需要从多元素的角度对被污染的土壤进行调控。

以钙—镉为例，钙与镉都是+2价元素，且离子半径几乎相同，因此在矿物学中存在钙被镉取代，导致一些含钙的矿物也含有微量的镉，土壤黏粒对钙和镉的吸附能力也相近，因此在利用石灰施用降低土壤镉有效性时，过量的施用导致土壤中的钙离子浓度很高，反而容易将吸附在土壤黏粒上的镉离子置换到土壤溶液中，起不到降低土壤镉浓度和降低植物中镉含量的效果。

硫与镉的相互作用也有矿物学、土壤学和人体多个层面，镉是亲硫元素，所以很多含硫的矿物也多含有微量的镉；在水田等还原状态的土壤中，镉与被还原形成的-2价硫离子形成不能被水稻根系吸收的硫化镉，但排干后数天，硫化镉被氧化形成硫酸镉，变成了水稻根系容易吸收的元素，容易造成稻米的镉超标。

因此，土壤修复特别是以控制土壤中镉有效性的土壤调理方式的修复一定要根据土壤中的污染程度、土壤中各种与镉相互作用的离子的含量等来开展，从土壤化学和环境土壤学的原理出发，因时因地构建最合适的土壤修复方案。

结 语

在科技日益发达的社会中，表面上，我们与土壤的关系越来越远，但实际上人类的食物95%直接或间接地来自土壤，我们的健康越来越依赖于土壤。自工业革命特别是20世纪以来，地球上的人口呈爆炸式增长，为了追求农作物高产量，各种不良的生产方式已经造成土壤严重退化，据联合国估计，目前已经严重退化的土壤占33%；工业化生产排放的大量的污染物，也给土壤的生产能力和粮食的安全带来严重的威胁。联合国制定的可持续发展目标（2015—2030）明确指出，土壤的健康是实现这17个可持续发展目标的关键所在。联合国粮食及农业组织也明确指出“除非把土壤放在新发展议程的最顶端，否则不能令人满意地实现这些双重(注:土壤可持续和其他目标的可持续）目标。土壤与贫困之间存在着公认的联系，这些联系通常与社会经济和治理问题相关”。

鉴于土壤在人类健康中的重要作用，是时候让我们携手共同维护这个人类生存和发展的根基了。

作者：陈能场：研究员，广东省生态环境技术研究所，广州510650；林大松：副研究员，农业农村部环境保护科研监测所，天津300191；郑煜基：高级工程师，广东省生态环境技术研究所，广州510650；张甘霖：研究员，中国科学院南京土壤研究所，南京210008. [e-mail]

Chen Nengchang: Rerearch Professor, Guangdong Institute of Eco-environmental Science and Technology，Guangzhou 510650; Lin Dasong: Associate Rerearch Professor, Agro-Environmental Protection Institute, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Tianjin 300191; Zheng Yuji: Associate Research Professor, Guangzhou Institute of Eco-environmental Science and Technology, Guangzhou 510650; Zhang Ganlin: Research Professor, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008.

参考文献：

1. Albrecht WM. A. Our Teeth and Our Soils. Annals of Dentistry. 1947,6:199-213.

2. Shao SX , Zheng BS. The biogeochemistry of selenium in Sunan grassland, Gansu, Northwest China, casts doubt on the belief that Marco Polo reported selenosis for the first time in history. Environ Geochem Hlth, 2008, 30: 307-314.

3. Schwarz K, Foltz C. Selenium as an integral part of factor 3 against necrotic dietary liver degeneration. J Am Chem Soc, 1957,79:3292-3293.

4. Mäkelä, AL., Näntö, V., Mäkela, P. et al. The Effect of Nationwide Selenium Enrichment of Fertilizers on Selenium Status of Healthy Finnish Medical Students Living in South Western Finland. Biological Trace Element Research, 1993,36: 151-157.

5. Remans R., Fanzo J., Palm C.A., et al. Ecology and Human Nutrition. In: Ingram J., DeClerck F., Rumbaitis del Rio C. (eds) Integrating Ecology and Poverty Reduction. New York：Springer, 2012, 53-75.

6. 浅見輝男.玄米中のカドミウム濃度の許容基準1.0ppmの検討(4)食品中カドミウム最大基準値についての国際的検討と日本政府の方針. 日本の科学者. 2005, 40(1)(通号 444),42～46.

7. McKenzie-Parnell JM, Kjellstrm TE, Sharma RP, et al. Unusually high intake and fecal output of cadmium, and fecal output of other trace elements in New Zealand adults consuming dregeoysters. Environ Res, 1988, 46: 1-14.

8. Barltrop D , Strehlow CD. Cadmium and health in Shipham. Lancet, 1982,2: 1394-1395.

9. Ewers D, Freier I, Turfeld M, et al. Heavy metals in garden soil and vegetables from private gardens located in lead/zinc smelter area and exposure of gardeners to lead and cadmium (in German). Gesundheitswesen,1993, 55: 318-325.

10. Reeves PG, Chaney RL. Nutritional Status Affects the Absorption and Whole-Body and Organ Retention of Cadmium in Rats Fed Rice-Based Diets. Environ Sci Technol, 2002, 36:2684–2692.

11. Dietz R, Nrgaard J, Hansen JC. Have arctic marine mammals adapted to high cadmium levels? Marine Pollution Bulletin,1998,36:490-492.

12. 翁志华，吴新民，金洋.长寿之乡如皋的生态地球化学特征研究. 地质学刊，2012 ,36(2):175-179.

13. 邹晓燕，李永华，杨林生,等. 河南夏邑县长寿现象与土壤环境的关系. 环境科学，2011, 32(5):1415-1421.

14. Frison E, Smith IF, Johns T, et al. Agricultural biodiversity, nutrition, and health: Making a difference to hunger and nutrition in the developing world. Food NutrBull , 2006, 25: 143–155.

15. Ma JF, Nomoto K. Effective regulation of iron acquisition in graminaceous plants: The role of mugineic acids as phytosiderophores. Physiologia Plantarum, 1996, 97 (3): 609–617.

16. Masalha J, Kosegarten H, Elmaci O T, et al.  The central role of microbial activity for iron acquisition in maize and sunflower. Biol Fertil Soil, 2000, 30: 433–439.

17. Sanchez P, Swaminathan M. Hunger in Africa: the link between unhealthy people and unhealthy soils. Lancet, 2005, 365: 442–444.

18. Sillanpää, M. Micronutrient assessment at country level: An international study. Soils Bulletin , 1990,63:208.

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关键词：土壤污染   克山病   “痛痛病”   人体健康   健康土壤  

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  本文刊载于2019年第71卷第6期《科学》杂志  

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