吃口不含重金属的饭菜，咋就这么难

上周，拼多多的创始人黄峥宣布辞任拼多多董事长一职，表示要跨圈做科学研究。他心心念念的第一个问题就是：能否有效控制农产品中的有害重金属含量。

成功企业家投身健康农业，这对于农业环境科学研究来说，当然是个好事情。而科学界针对农业重金属的问题，之前做出过什么贡献，未来的方向又是什么呢？我们能吃上不含重金属的饭菜吗？

重金属无处不在，大米是最重要来源

食物中的重金属，都从哪儿来的？

大米、小麦、玉米、土豆等主食中的重金属主要来自土壤。叶菜中的重金属，大都来自土壤和空气。肉类的重金属，来自饲料和某些兽用药。海鱼中的重金属，来自食物链中逐渐富集的重金属。蘑菇和海带也常常富集较高的重金属，主要来自生长环境。其他的来源还包括食品加工和包装过程的偶发事故。

是的，重金属无所不在。根据我们的食谱，大米是最重要的重金属来源，也吸引了学界最多的注意力。研究作物如何吸收养分和其他元素的，已经形成了一个专门的学科，叫植物营养学。

如果从英国科学家史蒂芬·黑尔斯（Stephen Hales）的研究算起，植物营养学经过了300多年才逐步了解植物是如何吸收养分和其他元素的。现在已经发现了众多可以控制水稻吸收和转运重金属的基因。有了这些基因，我们就可以人工订制低重金属的农作物。但是，从实验室基因改造，到把粮食蔬菜搬上餐桌，其间不仅有科学问题，还有社会接受程度的问题。

没土壤，有营养元素，植物也能生长

最早的植物营养学研究可以追溯到1727年，英国科学家黑尔斯设计实验证明了植物会从空气中吸收养分（二氧化碳）。

后来，德国科学家霍斯特·马施纳（Horst Marschner）总结出确定植物必需元素的充要条件，从而可以准确区分什么元素是植物必需的，什么是非必需（比如重金属）。至今为止，我们知道植物一生中至少需要17种必需元素，其中碳来自大气，氢和氧来自水分，剩下的14种都主要来自土壤。

黑尔斯设计的用来研究植物呼吸的仪器丨Stephen Hales

植物营养学的发展，让我们知道土壤并不是植物生长的必要条件，土壤中的营养元素才是不可或缺的。土壤中的养分大多来自于其母质，也就是岩石。不管是什么岩石，其中或多或少的都含有一些重金属。如果需要完全不含重金属的植物，那完全可以抛开土壤，在人工调配只含营养元素的植物培养液里种蔬菜。

于是，在植物营养学和植物生理学的加持下，水培农业、垂直农业等等新概念正在兴起，并且进入部分高端市场。当然，这些来自水培体系的蔬菜往往价格高昂，主要原因在于自然土壤免费供给给植物的养分，在这些追求完美的特殊农业里都需要人工订制。因此，这些新概念农业现在还只是停留在让部分人可以尝尝鲜的状态，距离让每个人都可以以拼多多的价格吃好吃饱吃健康还有很长的一段路程。

想要量大丰富的菜肴？

还得靠健康的土壤

肥沃的土壤免费提供了植物所需要的养分，我们才能拥有量大管饱的食物。绝大部分的自然土壤中，这些有害重金属的浓度都不会高到损害健康的程度。

正常情况下，大部分的重金属都老老实实地呆在深山之中。然而工业的发展需要大量的矿石，矿石中有价值的部分被提炼出来，用于生产我们所需要的各种工具和生活用品。矿石中的杂质，包括大量的重金属，被随意地堆在环境里，慢慢地从高山走进田地，给农业生产带来潜在的风险。幸好，工业发展带来的土壤问题越来越受到重视，随着我国环境保护力度越来越大，这些土壤问题正在慢慢消失。

然而有些土壤问题，即使加强监管也不能解决，这才是真正的大麻烦。土壤在生活中随处可见，这给人们一个错觉：就是土壤是一种可持续利用的资源，只要肯施肥，土壤就能永远无私地支撑着现代社会的发展。然而事实不是这样，现代农业的发展，也正在让土壤变得越来越虚弱，甚至有毒。

问题1：土壤酸化

其中一个问题是土壤酸化。土壤酸化的一个重要原因是不合理的氮肥施用。为什么要大量地使用氮肥呢？因为作物的生长需要大量的氮肥，而我们的菜市场需要大量物美价廉的食物。这就造成了一个不可持续的农业生产模式。农业生产的粮食蔬菜越多，土壤酸化就越严重。土壤酸化越严重，土壤里的重金属就越活跃，粮食和蔬菜里面的重金属含量就越高。因此，氮肥的施用需要有更加合理的科学指导。

问题2：磷肥短缺

另外的一个问题是磷肥短缺。氮肥的来源是空气中的氮气。尽管把氮气转化为氮肥需要大量的能源，但只要能源不缺，氮肥基本上是取之不尽用之不竭的。磷肥就不一样了，大部分的土壤都缺少磷元素。优质的磷肥是来自于鸟粪石，只含有很少的重金属，但是储量很少。世界上磷肥储量最大的地方是摩洛哥，其储量大概占了全世界的90%。摩洛哥的磷肥来自矿石，主要问题是不太纯，其中含有很多重金属镉。大量使用高镉磷肥，已经在一些地方造成了土壤的重金属污染。

有条件的话，有机肥的确是一种比化肥更好的选择。当然，有机肥也有问题，就是大量有机肥是来自养殖业的畜禽粪便。而为了降低养殖成本，养殖业普遍采用了高密度养殖。高密度养殖情况下，需要大量使用兽药来防止动物生病。这些兽药，其中不少含有高浓度的铜和砷，会残留在有机肥中，增加土壤中重金属的含量。

将来的农业，需要对大农业体系有更精准地调控，尤其是需要更多对土壤的关照。没有健康的土壤，就没有量大管饱又健康多样的菜肴。和硕果累累的植物学研究相比，土壤学的研究还处在非常初步的阶段。土壤的复杂性为研究土壤带来非常多的困难。想要让更多的餐桌上可以摆上物美价廉、健康好吃的食物，就需要对食物的源头——我们脚下的土壤，增强理解和保护。

作者：田不野

编辑：小毛巾