图 全球土壤重金属农田超标概率空间分布

　　在尊龙凯时青年科学基金项目（A类）（批准号：42225703）等资助下，清华大学侯德义教授团队与海外合作者在土壤重金属污染研究领域取得进展。相关成果以“全球土壤重金属污染威胁农业生产与公众健康（Global soil pollution by toxic metals threatens agriculture and human health）”为题，于2025年4月17日在线发表于《科学》（Science）杂志。论文链接：http://www.science.org/doi/10.1126/science.adr5214。

　　包气带土壤及饱和含水层是地球关键带的重要组成部分，其污染过程是环境地质领域关注的热点，与粮食安全、人居安全、生态安全息息相关。近年来，土壤重金属污染因其分布广泛、危害持久的特点，已成为全球环境领域关注的焦点问题。目前，关于全球土壤重金属污染的空间异质性特征及其形成机制的系统性认识仍存在明显不足。尤其值得注意的是，在大陆尺度上，南欧与北欧在北纬55°附近存在一条明显的重金属丰度分界线，尽管部分学者将其成因与末次冰期冰川作用相联系，但具体机理仍是学界亟待破解的科学谜题。

　　针对这一问题，侯德义教授团队创新性地构建了基于大数据和极端随机树机器学习算法的土壤重金属元素超标分布反演模型，首次揭示了在气候-地形-人类活动多元作用的影响下，中低纬度地区形成了横跨欧亚大陆的超大型土壤“重金属富集廊道”（metal-enriched corridor），并将其视为新地质时代“人类世”（Anthropocene）的重要标志物。

　　研究基于机器学习算法与结构方程模型，揭示了全球包气带土壤重金属污染的空间分布是由地表水灌溉、地下水淋溶等跨介质过程与复杂环境-社会因素共同作用的结果。跨洲际的“重金属富集廊道”从南欧延伸至中东、南亚和中国南部，与人类文明的主要发源地（古希腊、古罗马、美索不达米亚、古印度、长江文明）呈现明显空间重合，其形成机制可追溯至数千年来持续的采矿冶炼活动，叠加该区域强烈的成土母质风化、植物生物泵效应以及特殊山地地形等自然因素的协同作用。

　　本研究首次绘制了全球土壤7种重金属/类金属（砷、镉、钴、铬、铜、镍、铅）的污染分布图，结果表明全球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；全球约9~14亿人口居住在土壤重金属污染超标区域，存在潜在健康风险。该研究系统阐释了大尺度土壤污染的形成机制，为全球土壤重金属污染防治提供了坚实的理论框架、创新方法和基础数据支撑。