Nature：1.1 万亿吨！2020 年全球人造材料重量正式超过所有活生物重量

2020 年 12 月 9 日 学术头条

自第一次农业革命以来，人类活动已经极大地改变了地球面貌，人类通过农业和采伐等活性让植物生物量减少了一半，与此同时，人造物体不断产生和累积还让地球活生物量与人造质量之间的平衡发生了转变。

那么，目前全世界人造材料的总重量是多少？与大自然生物体重量相比又如何？

今天，《自然》发表的一项研究指出， 2020 年或标志着人造质量超过全球活生物量的转折点。 过去 100 年里，建筑、道路、机器这类人造物体的质量每 20 年翻一番。平均而言，地球上每个人每周都会产生超过其体重的人造质量。这样一个结果提醒我们，人类对地球的影响正在不断增加。

（来源：Nature）

对此，以色列魏茨曼科学研究所植物与环境科学系的 Ron Milo 及其同事表示，20 世纪初，人造物体的质量相当于总生物量的 3% 左右；而今天，人造质量已经超过了全球总生物量，如今的全球总生物量在 1.1 兆（万亿，下同）吨上下。按照目前的趋势，人造质量预计将在 2040 年超过 3 兆吨，几乎是地球总生物干重的 3 倍。

虽然人类数量仅占全球生物总量的 0.01%，然而，早在 3000 年前，人类就已经对地球产生了巨大的影响。

自第一次农业革命以来，人类通过农业和采伐等土地利用变化将植物的数量从大约 2 兆吨减少至一半。随着现代农业占用越来越多的土地来种植作物，农作物的总质量远远超过了因森林砍伐损失的植物量。这些全球生物量变化影响了碳循环和人类健康。

此外，人类的其他行为（如畜牧业，狩猎和过度捕捞）极大地影响了生物多样性。最近一项调查发现，地球上现存生物中绝大多数 (约 90%) 为植物，其次是细菌、真菌、古细菌、原生生物和动物。

21 世纪的人类活动，人造物品的生产和积累给地球带来了前所未有的影响， 随着人类对全球影响的加速，定量评估和监测社会经济体系的物质流动变得越来越紧迫。如何将生物量和人造质量进行比较也是一个难题。

（来源：outh Ki Awaaz）

以色列魏茨曼科学研究所植物与环境科学系的研究人员评估了 1900 年至今的全球生物量和人造质量的变化，并分析了两种主要人造质量和总生物量之间的关系。其中生物量指所有活生物体的全球总质量，人类本身 (及其家畜) 也是全球生物量的一部分；人造质量指人类制造的无生命固体物质（还未拆除或停用的设备，又称 “人造大规模废物”）。

通过分析全球生物量和人造质量的干重，研究人员发现，过去 100 年，人造质量快速增加，几乎每 20 年翻一番。然而，总生物量却没有显著变化。过去 5 年，人造质量已经达到每年 300 亿吨，相当于每个人每周产生超过其体重的人造质量。这样一来，人造质量和总生物量差距迅速缩小。

在 20 世纪初，人造质量仅为全球生物量的 3%。到 2020 年，人造质量已经超过全球生物量。人造质量的大部分来自建筑与道路；其他的还包括塑料和机器。

图 | 自 1900 年起，生物量干重和人造质量曲线图（来源：Nature）

研究人员同样比较了总生物量湿重和人造质量，积累人造质量废物比较。人造质量废物指已被拆除或停用的人造物质（不包括采矿，景观改造等未使用的大块矿石）。如果考虑到这些废弃物，生物量干重在 2013 年就超过了总生物量。而按湿重计算，目前总生物量约为 2.2 兆吨，人造质量将在 2030 年超过总生物量。

图 | 自 1900 年起，生物量湿重和人造质量曲线图（来源：Nature）

此外，研究人员还比较了主要人造质量和生物量。其中主要人造质量类别为建筑和基础设施（混凝土、骨料、砖和沥青组成），主要的总生物量类别为乔木和灌木。研究发现，前两种主要的人造质量已于近期超过后者。类似地，全球塑料生产总量比所有陆地和海洋动物的总量还多。

图 | 2020 年全球生物量和人造质量的关键组成部分（来源：Nature）

研究显示人造质量组成的变化显示了自 20 世纪以来道路发展的趋势，例如，20 世纪 50 年代中期以砖块为主的建筑逐渐转变为混凝土建筑，20 世纪 60 年代沥青开始作为主要道路材料。此外，人造质量变化与世界大战和重大经济危机等全球性事件有关。在第二次世界大战后，人造质量持续增加，最高每年超过 5%。这一时期被称为 “大加速”，特点是消费增加和城市发展。

作者指出，转折出现的具体时间取决于定义，因此估算结果可能存在一定的浮动性。使用干重，湿重估算或对质量类别的其他定义，转折仍可能发生在过去、当下或未来的十年。如果以目前的趋势持续下去，到 2040 年，包括废物在内的人造质量将超过 3 兆吨，几乎是地球总生物干重的 3 倍。

该研究中人造质量的积累主要来自岩石和矿物的转化，在这个过程中，人类将近地表矿床转化为对社会有用的方式，这样一来，对自然栖息地、生物多样性以及各种气候和生物地球化学循环产生了广泛的影响。

鉴于人类活动对地球的影响较大且发展迅速，因此，当前的地质时代可重新命名为 人类世 。

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-3010-5