为什么你吃的食物变了味道？
►图片来源：Photo on Visual Hunt
撰文｜祝叶华（清华大学环境科学与工程博士）
责编｜李 娟
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为什么小时候爱吃的东西长大后味道却变了？
为什么超市里看上去色泽鲜艳、饱满漂亮的蔬果，真正咬下去的时候才发现不过如此？
食物正在发生变化。在全球变暖的影响下，农作物中碳水化合物的比例在不断增加；而地下水和土壤污染的左右夹击，也改变了农作物和海产品的营养成分。人们正在认识到，生态环境的改变在潜移默化中更改着我们赖以生存的盘中餐。
全球变暖和环境污染不仅改变着人类的生存空间，同样也关乎着人类舌尖上的安全。
流失的蛋白质和微量元素
1998年，美国科学家发现了光照影响浮游动物的生长秘密。海洋和湖泊中浮游动物以藻类为食，科学家本想通过提供更多的光照来提高藻类的生长速度，从而增加浮游动物的食物供给。但事实并非如此。增加的光线虽然使藻类生长得更快，但却减少了浮游动物生长所需的营养物质，研究人员最终把藻类变成了“垃圾食品”。浮游动物虽然有足够的食物，但这些食物却缺乏营养，所以它们经历着另外一种形式的“挨饿”[1]。
在这一结果的触动下，生物学家延伸到人类社会：人类的食物是否也有类似的“遭遇”？“垃圾食品效应”是否也会出现在世界各地的农田和森林中？
当时研究中并未关注到空气中二氧化碳的增加对“垃圾食品效应”的影响。人类只知道气候变化导致的长期干旱、高温和暴雨，会对农业造成严重破坏，但更令人揪心的事实逐渐显露出来：随着地球变暖，农作物失去蛋白质和铁，却增加了大量的碳水化合物。今天的人类通过排放二氧化碳可能会降低未来几代人的健康。
2014年，哈佛大学公共卫生学院研究员Samuel Myers在Nature发文称，未来地球大气中的二氧化碳可能会超过当前水平，在这种大气条件下，地球上最重要的农作物中所包含的一些关键营养成分可能会降低[2]。
►2050年，CO2排放导致农作物的蛋白质、铁、锌的含量降低。（图片来源：Nature）
2017年，Myers等在Environmental Health Perspectives上发表的最新研究结果也显示，如果不加以遏制的话，人类排放到大气中的二氧化碳浓度将会严重损害小麦、水稻和其他主要作物的营养价值，使全世界数百万人面临蛋白质缺乏的危险。
据该研究估计，世界上76%的人口每天从植物中获取大部分的蛋白质。如果二氧化碳水平持续上升，到2050年，18个国家的人口可能会减少超过5%的膳食蛋白质。他们计算了当前和未来蛋白质缺乏的风险，结果发现，在二氧化碳浓度增加的情况下，大米、小麦、大麦和土豆的蛋白质含量减少了6-14%。目前全球已经有数亿人患有蛋白质缺乏症，在此基础上，还会新增1.5亿人遭受这种“营养损失”[3]。
“15年前如果我们坐在一起讨论关于二氧化碳排放对人类健康影响的问题时，是决不会预想到二氧化碳会让我们的食物变得‘营养不足’。但现在，大气中的二氧化碳增加是我们不得不正视的环境问题。如果不加遏制的继续破坏和‘改造’地球自然系统，人类将会遇到更多这样的‘惊喜’。” Myers说。
在GeoHealth上发表的另外一篇文章中，Myers与同事也提到，作物中铁含量的减少与空气中二氧化碳含量的增加有关，这可能会使本已严重的全球缺铁问题进一步恶化。由于二氧化碳的影响，约有4%的铁元素会流失。这对5岁以下儿童和全球约10亿的育龄妇女的影响更为严重[4]。
而在2015年，Lancet Global Health上的一项研究指出，二氧化碳排放量的上升很可能导致2亿人缺乏锌这种微量元素。而缺锌会对免疫系统功能造成不良影响，加剧儿童传染病的死亡率[5]。
这些营养不足意味着非常高的疾病负担，蛋白质缺乏会导致发育迟缓和肌肉萎缩，低出生体重，发育迟缓，虚弱和疲劳等。而缺铁导致孕产妇和新生儿死亡率高，智商降低，工作能力降低。
►二氧化碳和气候变化对食品安全和营养的潜在影响（图片来源：globalchange.gov）
悄然增加的碳水化合物
大气中二氧化碳浓度的上升会刺激光合作用，帮助植物将阳光转化为食物，促进植物生长，但也导致植物产生多于其自身生长和代谢需要的碳水化合物，大量碳水化合物的存在“稀释”了植物中其他营养物质（如蛋白质、铁和锌），而超量的淀粉和糖会存储在植物的液泡中。地球上的每一片叶子在大气二氧化碳浓度不断增加的“重压”下，产生了越来越多的糖，人类历史上最大规模的碳水化合物注入正在植物中悄无声息的发生着[3]。
对于那些有足够的膳食铁、锌和蛋白质摄入人群而言，粮食作物营养流失看似与其关系不大，但另外一个更加艰难的挑战却摆在眼前：碳水化合物大大“增产”，肥胖或许会成为更加严重的公共健康问题[6]。
饮食中碳水化合物比例的微小变化最终会发生什么变化？淀粉和碳水化合物摄入的总体趋势与肥胖和糖尿病等饮食相关疾病的增加是否有关？食品营养成分的转变会在多大程度上导致这一变化？这些问题都有待一一解决。
但不管潜在的机制是什么，农作物的变化可能不仅对低收入国家造成威胁，对发达国家也有风险。有研究表明在饮食中增加碳水化合物与蛋白质的比例，与高血压和心脏病风险增高有关。虽然目前这一联系仍然是推测性的，但它表明，高碳水化合物饮食对健康的影响确实存在某种关联[7]。
美国华盛顿大学研究人员Kristie Ebi多年来一直致力于气候变化和全球健康的交叉性研究。而基于对二氧化碳营养动态潜在影响的研究，她认为学术界目前正站在气候变化与人类健康的十字路口。每次接受媒体采访时，Ebi都会提到：“这是个隐晦的问题，我们如何得知自己食用20多年的面包缺少微量元素，这需要更多的科学数据来揭开谜底”[1]。
“潜入”人类餐桌的污染物
人类头顶一片天，脚踩同一方土，环境污染下的连锁反应，谁都无法“幸免”。
环境改变增加了食源性疾病风险。气候变化会通过多种途径增加化学污染物潜入人类食物中的机率：海洋表面温度升高将导致海鲜中汞含量的增加；极端天气事件的增加将会把污染物引入食物链；不断上升的二氧化碳浓度和气候变化将改变害虫、寄生虫和微生物的发病率和分布。
2010年，联合国环境规划署发布研究报告并警告称，随着气候变暖，融化的冰河和冰盖正在不断地向空气和海洋中释放大量致癌污染物。科学家经长期研究发现，这些长效持久的化学物质将进入食物链，并最终在人体内积聚，进而导致癌症、心脏病、不孕不育等严重疾病。
2011年2月21日，斯德哥尔摩秘书处和北极监测和评估小组（AMAP）联合发布了由12个国家的专家共同完成的“气候变化与持久性有机污染物：对环境的预测和影响”的研究报告。报告称，温度的不断上升以及越来越多的极端气候，让人类越来越多地暴露于全球的污染物之中。反常的气候事件也将一些封存的杀虫剂和其他污染物释放出来。持久性有机污染物在环境中的释放、暴露不仅改变了地球生态环境，同时也以不同形式和途径影响着人类健康[7]。
近年来，海洋面临前所未有的塑料污染。这些污染物不仅会杀死海洋生物，破坏海洋生态环境，同时也会客串人类餐桌的成员，成为人类健康的隐形杀手。大量科学数据证实，海洋中大量的塑料垃圾，最终会以不同形式挤进人类餐桌，无论美味的海鲜，还是众多老饕热衷的海盐中都曾被检测出微塑料的存在[8-9]。
另外，滥用抗生物会使土壤和水环境系统中抗生物浓度上升，与塑料污染一样，人类在食用了有这些土壤培育、污水灌溉的农作物和水产品后，谁能肯定的说，抗生素没有再一次进入人类食物链中？
靠天“吃饭”威胁舌尖上的安全
环境变化使人类面临的现存的粮食安全、饥饿和营养不良的威胁加倍：气候灾害更加频繁而剧烈，土地和水源更加稀缺而难以获得，农业生产力的提高也更难实现。气候变化还可能会中断“一个没有饥饿的世界”的进程。同时由于气候变化，整个食品系统的稳定性也会遭遇由于供应的短期变化带来的风险；而土壤和水环境污染则会增加污染物流入食物链的概率。不加干预的“靠天”吃饭，正一步步地威胁着舌尖上的安全。
所以，除了积极配合节能减排，科学家也提出了几种应对方法。比如，建议多食豆类。在二氧化碳含量上升的情况下，豆类蛋白质的损失比谷物要少，所以豌豆、扁豆、鹰嘴豆的摄入可以帮助减少蛋白质的缺乏。在低收入人群中，饮食多样性和更多的动物源食物将会有所帮助。另一方面，用铁和锌对农作物进行生物强化，或者培育对二氧化碳效应不那么敏感的作物。
目前全球仍有超过10亿人因为营养缺乏而承受着巨大的疾病负担，所以，仔细监测脆弱人群的营养充足性，鼓励饮食多样化，找到富含更多营养的食物，或许是最直接的应对之策。
参考文献
[1]https://www.politico.com/agenda/story/2017/09/13/food-nutrients-carbon-dioxide-000511.
[2] Samuel Myers, Antonella Zanobetti, Itai Kloog, et al. Increasing CO2 threatens human nutrition[J]. Nature, 2014, 510: 139-142.
[3] Medek D E, Schwatrz J, Myers S S. Estimated Effects of Future Atmospheric CO2 Concentrations on Protein Intake and the Risk of Protein Deficiency by Country and Region[J]. Environmental Health Perspectives, 2017, 8(125): 087002.
[4] Smith M R, Golden C D, Myers S S. Potential rise in iron deficiency due to future anthropogenic carbon dioxide emissions[J]. GeoHealth, 2017,DOI: 10.1002/2016GH000018.
[5] Samuel Myers, K Ryan Wessells, Itai Kloog, et al. Effect of increased concentrations of atmospheric carbon dioxide on the global threat of zinc deficiency: a modelling study[J]. The Lancet Global Health, 2015, DOI: 10.1016/S2214-109X(15)00093-5.
[6]https://mail.harvardmagazine.com/2017/11/climate-change.
[7]http://chm.pops.int/TheConvention/PublicAwareness/PressReleases/Climate change and POPs Nairobi 21 February 2011/tabid/1582/Default.aspx
[8] Matthew S Savoca, Martha E Wohlfeil, Susan E Ebeler, et al. Marine plastic debris emits a keystone infochemical for olfactory foraging seabirds[J]. Science Advances, 2016, 2(11): e1600395.
[9] Ali Karami, Abolfazl Golieskardi, Cheng Keong Choo, et al. The presence of microplastics in commercial salts from different countries[J]. Scientific Reports, 2017, 7, 46173.
制版编辑： 许逸｜
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