核心概念 地球科学 发表时间 2025年12月19日

我们的饮食选择会影响气候变化

摘要

“我该吃什么? ”是许多人每天都会反复思考的问题。 我们的饮食选择不仅关系到营养与能量摄入, 更会对环境与地球气候产生深远影响。 那究竟什么样的饮食既能保证营养健康又有利于气候呢? 答案并不简单。 从农田到餐桌的每个环节 —— 种植、 加工、 运输、 储存、 烹饪 —— 都可能产生温室气体排放。 本文将介绍食物系统, 讲解某些食物系统对环境的危害, 并探讨如何实现兼顾健康与气候效益的饮食方案。

食物生产会伤害环境

民以食为天! 食物维系着我们的健康, 更为日常活动提供所需能量, 但其生产过程会消耗大量自然资源:农民需要大量土地进行种植和养殖, 依赖燃油驱动农机, 经常施用化肥促进作物生长, 并且在少雨时节还需抽取地下水或河湖水源灌溉作物。

这些资源利用行为可能损害地球生态, 而食物生产引发的环境问题远不止于此:过量使用化肥和农药会导致周边水土污染, 甚至危及人体健康 [1];为开辟耕地清理土地, 会减少各种动植物和其他生物的数量, 进而削弱地球原有的生物多样性;农药还会损害对植物生长至关重要的传粉昆虫 (如蜜蜂) 种群。 养殖活动引起的另一个环境问题是滥用抗生素, 虽然能够保护牲畜免受细菌侵害, 但也会降低此类药物对人类的有效性。 而下文将重点探讨的是 —— 食物生产如何成为温室气体 (GHG) 排放的重要源头。

认识食物系统

食物系统涵盖食物的完整生命周期:从农田生产、 加工包装、 运输销售、 烹饪制备, 最终到消费与废弃物处理。 这个系统还包含支撑这些活动的必要元素, 包括道路建设、 技术研发和洁净水供应等 [2]。

当前的食物系统不仅破坏生态环境、 释放温室气体, 更引发诸多健康问题。 全球超 20 亿人因过度饮食面临超重困扰 [3, 4], 而 2021 年仍有7 亿多人遭受饥饿威胁 [5]。 我们应严格控制某些食物的摄入量, 比如高糖、 高盐、 高饱和脂肪食物, 同时多吃水果蔬菜、 坚果种子等健康食物。

食物系统如何释放温室气体?

食物的温室气体足迹涵盖其完整生命周期内产生的所有温室气体排放 —— 从农场种植到加工处理与废弃物管理。 例如, 冷藏数月的水果比现摘鲜果的温室气体足迹更高, 开垦茂密林地种植水果也会增加温室气体排放。 此外, 食物在其生命周期内的损耗量同样影响其温室气体足迹。

研究人员发现, 因人为温室气体排放而导致的变暖效应中, 约有三分之一源自全球食物系统 [6]。 其中能源使用产生 46% 的二氧化碳, 反刍动物、 稻田及废弃物管理产生 38% 的甲烷, 化肥使用、 牲畜及土壤分解则产生 13% 的一氧化亚氮图 1 显示, 自 1990 年以来, 能源与工业流程是推动食物系统的温室气体排放增长的主因。 2015 年, 全球食物系统产生 170 亿吨二氧化碳当量排放, 相当于排放 170 亿吨纯二氧化碳所产生的温室效应!

两幅堆积面积图展示了1990年至2018年的温室气体排放量。第一幅图显示了排放源:能源和工业、土地利用、废弃物和农业。第二幅图详细展示了温室气体:甲烷、二氧化碳、含氟气体和一氧化二氮。排放水平和占比以百分比标示。
  • 图 1 - 食物系统在农业、 土地利用及其变化、 林业、 废弃物及能源和工业领域的温室气体排放。
  • 数据来源: IPCC 2022 [7]。

肉类 (特别是牛、 绵羊和山羊等反刍动物肉制品) 的温室气体足迹在食物中位居前列。 这些动物食用草料时会产生强效温室气体甲烷。 反刍动物肉类的生产方式多样, 其温室气体排放量也各有不同 (图 2)。 根据温室气体排放数据, 政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 在 2022 年得出结论: “高植物蛋白、 低肉奶制品的饮食结构与更低的温室气体排放相关” [7]。 肉类 (尤其是反刍动物肉制品) 的高排放主要源于几个因素: 首先, 生产饲料需要大量土地和能源; 其次, 如前所述, 这类动物会排放温室气体甲烷; 最后, 若为开辟牧场或饲料种植地而砍伐森林, 不仅会产生二氧化碳排放, 更将对生物多样性造成负面影响。

柱状图展示了各种食物的温室气体排放强度,单位为每百克蛋白质的二氧化碳当量千克数。来自肉牛的牛肉排放量最高,超过四十五千克二氧化碳当量。羊肉、甲壳类动物和奶牛也显示出较高的排放量。豆奶、谷物、豆腐和坚果等食物的排放量较低。均值和范围(代表上下百分之十的排放量)在底部的箱线图中有所体现。
  • 图 2 - 各类食物的温室气体排放强度 (单位: 千克二氧化碳当量/100 克蛋白质)。
  • 黑色柱体表示平均排放量, 蓝色柱体显示仅 10% 数据低于该值、 10% 数据高于该值的排放区间。 数据来源: IPCC 2022 [7]。

减少食物系统的温室气体排放

为减少食物系统对气候的影响, 有多种可行方案 (表 1)。 例如, 提升食物生产效率或减少食物浪费能有效降低资源消耗; 某些耕作方式 (如种植特定作物) 可增加土壤碳储量; 用豆类、 豆腐等植物类食物替代动物制品也能显著减少温室气体排放。

食物系统减排方案 对温室气体排放、 能源使用或食物损耗的影响, 以及潜在衍生效益
农产品生产和渔业 改变饮食结构, 重点增加植物蛋白摄取 直接排放下降 有益土地使用与动物福祉
数字农业 直接排放下降 有益土地使用与动物福祉
基因技术 直接排放下降
可持续集约化 直接排放下降 有益土地使用
生态农业 直接排放下降 能源使用下降 食物损耗减少 有益生物多样性
受控环境农业 无土栽培农业 直接排放下降 能源使用增加 食物损耗减少 有益土地使用
新兴食物生产技术 昆虫 食物浪费减少
藻类与双壳类 直接排放下降 有益土地使用与动物福祉
替代动物食品的植物类产品 直接排放下降 有益土地使用与动物福祉
细胞农业 直接排放下降 能源使用增加 食物损耗减少 有益动物福祉
食物加工与包装 副产品高值化利用、 食物损耗物流与管理 食物浪费减少
食物保鲜 能源使用影响不明 食物浪费减少
智能包装 能源使用影响不明 食物浪费减少
食物加工能效提升 能源使用下降
储存与分销 优化食物分销物流 (选址、 时效、 效率等等) 直接排放下降
零售和餐饮减少食物浪费措施 能源使用下降 食物浪费减少
使用替代性燃料与运输模式 直接排放下降
制冷、 照明、 空调等系统能效提升 能源使用下降
替换制冷剂 直接排放下降
  • 表格 1 - 食物系统减排路径。 绿色代表正面效应,红色代表负面效应,黄色表示效应不确定或具有双重性。 依据 IPCC 2022 [7] 绘制。

改变饮食习惯并非易事。 健康可持续的食物往往价格更高并且在超市中难以找到, 关于食物环境影响的优质信息也难以获取。 农业生产变革同样面临挑战: 环境友好型耕作方式通常成本更高, 并且需要更多土地才能达到同等产量。 此外, 农民通常会将产品卖给大型企业, 这些巨头通过全球供应链深刻影响着消费者的选择。

要有效削减食物系统的温室气体排放, 需大力发展创新技术并推动规模化应用。图 3展示了一些通过科研创新提升食物系统可持续性的案例 [8]。 政策制定也需加快可持续食物的市场渗透 —— 确保这些产品价格亲民、 易于获取。 通过膳食指南、 科普宣传和清晰标签引导消费者作出明智选择。 总之, 要减少食物相关温室气体排放, 从生产者到消费者的全链条变革至关重要, 而建立公平且广受认可的政策法规体系则是实现这一目标的关键保障。

图示一个食物系统循环,包含食物生产、加工、包装、分销和物流环节。重点展示精准农业、3D打印、加工食品和生物塑料。一位手持水果和蔬菜的女性象征健康人群。强调废弃物处理及其对健康、福祉和环境的影响。
  • 图 3 - 食物系统涵盖食物从生产到废弃物处理的整个生命周期。
  • 图表展示了通过科研创新提升食物系统可持续性的可行方案。 数据来源:欧盟委员会 [8]。

如何帮助减排 —— 我们都必须素食吗?

每个希望减少食物相关温室气体足迹的人都能采取行动, 但具体选择因人而异, 会受到收入水平、 文化背景和居住地区的影响。 有些方案无需额外花费甚至能节省开支, 例如减少食物浪费、 控制进食量或用植物蛋白替代部分肉类。 我们的个人行动还能产生示范效应, 带动更多人参与。

政府间气候变化专门委员会指出, 增加植物蛋白摄入的同时减少动物制品、 添加糖、 盐和饱和脂肪的消费, 既能降低食物相关温室气体排放, 又有利于人体健康与环境 [7]。 但这不意味着必须全民素食才能实现 —— 某些畜牧生产系统能在提供营养食物的同时维护生态多样性, 像山区牧场这类不适合作物种植的土地, 发展养殖业反而是合理选择。

一份提交至联合国的报告建议欧洲人将肉奶制品消费量减半, 并配合农业与食物生产技术改造, 降低环境影响 [9]。 但在全球南方等某些地区, 植物性食物不足以维持居民健康, 动物性食物仍是重要营养来源, 确保所有人获得充足蛋白质至关重要。

总之, 要减轻食物系统对环境的影响, 无需全世界人完全转向纯素食, 但的确需要大幅降低动物性食物的生产与消费量。 对大多数人而言, 通过增加植物性食物替代部分肉类, 就是切实可行的贡献方式。

术语表

生物多样性 (Biodiversity): 地球上所有生命的丰富程度, 包括动植物及其生存的生态系统。

温室气体 (Greenhouse Gases): 大气中能吸收热量导致地球变暖的气体, 如自然存在的二氧化碳、 水蒸气等。 人类活动正增加温室气体排放, 加剧全球变暖。

食物系统 (Food Systems): 涵盖食物从农田生产、 加工包装、 运输销售、 烹饪制备到消费、 损耗与废弃物管理的完整生命周期的系统。

温室气体足迹 (GHG Footprint): 产品在整个生命周期 (从原材料获取、 生产加工、 运输、 消费到废弃处理) 内产生的所有温室气体排放。

甲烷 (CH4) (Methane (CH4)): 主要源自食草动物、 稻田或湿地等淹水土壤, 以及废弃物处理过程的温室气体。

一氧化亚氮 (N2O) (Nitrous Oxide (N2O)): 强效温室气体, 主要排放源包括农用氮肥、 动物排泄物及污水系统。

反刍动物 (Ruminant): 能以草料和树叶为食的动物, 如牛、 绵羊和山羊。

可持续 (Sustainable): 以保护地球的方式利用资源, 确保子孙后代也能享有同等的福祉。

素食 (Vegan): 仅食用植物性食物 (如水果、 蔬菜、 谷物、 坚果和豆类), 完全不摄入肉、 奶、 蛋等动物制品的饮食方式。

利益冲突声明

作者声明本研究不涉及任何潜在商业或财务关系。

AI 人工智能工具使用声明

本文中所有图表附带的替代文本 (alt text) 均由 Frontiers 出版社在人工智能支持下生成。 我们已采取合理措施确保其准确性,包括在可行情况下经由作者审核。 如发现任何问题,请随时联系我们。


参考文献

[1] Richardson, K., Steffen, W., Lucht, W., Bendtsen, J., Cornell, S. E., Doges, J. F. et al. 2023. Earth beyond six of nine planetary boundaries. Sci. Adv. 9:37. doi: 10.1126/sciadv.adh2458

[2] HLPE. 2017. Nutrition and food systems. A report by the High Level Panel of Experts on Food Security and Nutrition of the Committee on World Food Security. Rome. Available at: https://www.fao.org/policy-support/tools-and-publications/resources-details/en/c/1155796/ (accessed October 5, 2024).

[3] Bodirsky, B. L., Dietrich, J. P., Martinelli, E., Stenstad, A., Pradhan, P., Gabrysch, S., et al. 2020. The ongoing nutrition transition thwarts long-term targets for food security, public health and environmental protection. Sci. Rep. 10:19778. doi: 10.1038/s41598-020-75213-3

[4] GBD. 2019. Global burden of 369 diseases and injuries in 204 countries and territories, 1990–2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019. Lancet 396:10258. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30925-9

[5] FAO, IFAD, UNICEF, WFP, and WHO 2023. In Brief to The State of Food Security and Nutrition in the World 2023. Urbanization, agrifood systems transformation and healthy diets across the rural–urban continuum. Rome: FAO. doi: 10.4060/cc6550en

[6] Crippa, M., Solazzo, E., Guizzardi, D., Monforti-Ferrario, F., Tubiello, F. N., Leip, A. 2023. Food systems are responsible for a third of global anthropogenic GHG emissions. Nat. Food 2:198–209. doi: 10.1038/s43016-021-00225-9

[7] Babiker, M., Berndes, G., Blok, K., Cohen, B., Cowie, A., Geden, O., et al. 2022. “Cross-sectoral perspectives”, in IPCC, 2022: Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Cambridge, UK and New York, NY, USA: Cambridge University Press). doi: 10.1017/9781009157926.005

[8] European Commission 2024. Food 2030. Pathways for action 2.0: R&I policy as a driver for sustainable, healthy, climate resilient and inclusive food systems. European Commission, Directorate-General for Research and Innovation, Publications Office of the European Union. doi: 10.2777/365011

[9] Leip, A., Wollgast, J., Kugelberg, S., Leite, J. C., Maas, R. J. M., Mason, K. E., et al. 2023. Appetite for Change: Food system options for nitrogen, environment & health. 2nd European Nitrogen Assessment Special Report on Nitrogen & Food. Edinburgh, UK: UK Centre for Ecology & Hydrology. doi: 10.5281/zenodo.10406450