它，曾經(jīng)害死了拿破侖和光緒帝。

它，在潘金蓮和武大郎的故事里的角色，或許更讓你記憶深刻。

它，就是砷，以氧元素結(jié)合后成為砒霜。其微溶于水，無味又無臭，極少量服用有一定藥理作用，大量服用立刻致死；長期小劑量攝入，會(huì)引發(fā)皮膚癌等多種癌癥，江湖人稱—“百毒之王”。

有人的地方就有江湖。2008年，“云南陽宗海砷污染事件”再一次給我們敲響警鐘。

云南或許離你很遠(yuǎn)，但千萬不要以為砷離我們也很遠(yuǎn)。它一直活躍在人類社會(huì)之中，如影隨形，如蛆附骨。下面就是這樣一個(gè)故事，故事講述在一群科學(xué)家的努力下，我們終于發(fā)現(xiàn)“砷”這個(gè)惡魔是怎么走到我們身邊，甚至體內(nèi)的。

第一章 土禍

回溯到1983年，在喜馬拉雅山南麓的孟加拉國，發(fā)現(xiàn)一起奇怪的病例。病人的上胸部、手掌、腳掌皮膚損傷并且疼痛，手臂腿部皮膚出現(xiàn)色素沉淀。

經(jīng)過醫(yī)生的診斷，確認(rèn)是典型的因?yàn)殚L期暴露在砷污染之中而引起的砷中毒癥狀。其實(shí)，這種病例在世界上并不罕見。

在臺(tái)灣，五十年代末期也爆發(fā)過類似的疾病?；颊哂捎谏爻恋矶p足發(fā)黑，因此這種病被命名為“烏腳病”。

回復(fù)關(guān)鍵詞“烏腳病”，可查看本賬號(hào)推送文章“砷污染與臺(tái)灣“烏腳病””

不僅僅在臺(tái)灣，我國新疆、內(nèi)蒙古、山西，湖南等地也發(fā)現(xiàn)類似的砷中毒病區(qū)。菲律賓、蒙古、羅馬尼亞、智利、阿根廷、墨西哥等國家，亦發(fā)生過類似的案例。

雖然砷中毒案例在世界各地時(shí)有零星地發(fā)生，但還沒有哪個(gè)國家，像上世紀(jì)80年代的孟加拉國一樣，半個(gè)國家的民眾籠罩在砷污染的陰影之下。在接下來的數(shù)年里，8500多個(gè)砷中毒案例在孟加拉國各地被確認(rèn)。

而在1983年之前，這個(gè)國家甚至還不知道砷污染是何物。世界衛(wèi)生組織把這次事件稱為“人類歷史上危害最嚴(yán)重的、規(guī)模最大的中毒事件”。

這個(gè)惡魔是哪里來的？為什么它突然之間變得如此猖獗？嚴(yán)重的問題引起了大批科學(xué)家和科學(xué)組織的關(guān)注。1993年，世界衛(wèi)生組織抽查了孟加拉國的400個(gè)水井，一半以上的水井中砷濃度超過了50微克/升，這個(gè)數(shù)值，已經(jīng)是世界衛(wèi)生組織和美國環(huán)保署建議的安全標(biāo)準(zhǔn)值的五倍。在孟加拉國受到砷威脅的人口超過150萬，每年有數(shù)萬人死于砷中毒。

這些含有高濃度砷的水井，是為當(dāng)?shù)刎毧嗳嗣裉峁╋嬘盟凸喔扔盟诰虻摹４蜷_該國地圖，你會(huì)在這個(gè)國家的南部發(fā)現(xiàn)密密麻麻的小島和河流，但是豐富的水資源 僅僅出現(xiàn)在濕季，隨著干季的到來，可用之水捉襟見肘，而且很多孟加拉人慣飲生水，由此導(dǎo)致的各種疾病很讓政府頭疼。為滿足民眾對(duì)潔凈飲用水的需求，他們?cè)趪H援助機(jī)構(gòu)的幫助下，利用數(shù)十年的時(shí)間，上下打鉆了將近一千萬口水井。砷的魔爪正是通過這些水井，伸向了當(dāng)?shù)氐淖∶瘛?/p>

現(xiàn)在已經(jīng)沒有疑問，致病的砷主要就從地下水中來。那地下水里面的砷又是從哪里怎么來的呢？

對(duì)于這個(gè)問題的解答，雖然為時(shí)已晚，但科學(xué)家們不得不亡羊補(bǔ)牢。地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，孟加拉國的土地之下，砷的含量并不比一般的土壤正常值高。在通常的情況下，這些砷會(huì)和土壤中的鐵錳氧化物牢牢地結(jié)合在一起，如同一個(gè)牢籠，關(guān)押著砷這個(gè)惡魔，阻止它逃竄作惡。

但是孟加拉國的蓄水地層里含有大量的有機(jī)質(zhì)，這使得其中的微生物活動(dòng)非常活躍。當(dāng)水井貫穿了富含有機(jī)質(zhì)的砷地層之后，在微生物的幫助下，通過一系列生物化學(xué)變化，原本深埋固定在地層里面的砷，越獄了。它們逃逸到了地下水的之中，開始了它們對(duì)生態(tài)、對(duì)人類社會(huì)的破 壞之路。

科學(xué)家們?cè)?jīng)有個(gè)很好的機(jī)會(huì)，可以將這個(gè)惡魔扼殺在搖籃之中。這機(jī)會(huì)來自于1992年，那年當(dāng)?shù)鼐用褚呀?jīng)開始飲用地下水，但是地下水的水化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)卻十分匱乏，水文地質(zhì)學(xué)家建議國家對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行分析，以防止可能的惡性事件發(fā)生。

做為國際援助機(jī)構(gòu)之一，英國地調(diào)局承擔(dān)了這項(xiàng)水質(zhì)分析測(cè)試工作，他們調(diào)查了地下水中的36種元素和一些化合物。令人遺憾的是，由于缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，砷含量的檢測(cè)并沒有包括在這個(gè)研究之中。這是該國民眾的不幸，更是科學(xué)的不幸。

砷，披著潔凈水的外衣，利用科學(xué)家的疏忽，一年年地?cái)U(kuò)散，逐漸從地下走到了地上，從水井走到了田間。

第二章 稻兇

對(duì)于砷污染，僅僅知道它來自于地下，并不能讓醫(yī)生和環(huán)境學(xué)家滿意，背后的污染原理，才是解決問題的關(guān)鍵。下一步，科學(xué)家要搞清楚的是，惡魔是怎么向人類社會(huì)和自然環(huán)境發(fā)動(dòng)侵襲的？

接著，科學(xué)家對(duì)各種農(nóng)產(chǎn)品做了一個(gè)普查。因?yàn)槌酥苯语嬘?，這些井水還有另外一個(gè)重要的用途——農(nóng)業(yè)灌溉用水，這使得農(nóng)產(chǎn)品也可能是人體攝入高濃度砷的一個(gè)途徑。果不其然，一個(gè)幫兇在分析人員的圍捕下，浮現(xiàn)出了水面。

它叫做水稻！

水稻，禾本科植物，廣泛種植在世界各地，是東亞和南亞人民的主要食用農(nóng)作物，一個(gè)普通成人，一天要吃大概100~500克的大米。科學(xué)家分析了多種農(nóng)產(chǎn)品中的砷含量，發(fā)現(xiàn)大米中的砷濃度是玉米和小麥的10倍，是黃瓜和西紅柿的30倍，是大豆的100倍！這些數(shù)據(jù)充分證明，大米是除了飲用水之外，另外一個(gè)重要的砷攝入途徑。

從影響范圍的廣度來說，高砷大米比高砷地下水更加可怕。一口水井，只影響到周圍數(shù)公里的小區(qū)域，而大米從農(nóng)田里收獲之后，將通過我們高效的運(yùn)輸系統(tǒng)送到遙遠(yuǎn)的城市，送到需要食物的各色人群當(dāng)中，其中有老人或孩子，病人或孕婦……

通過管理和監(jiān)測(cè)，限定污染大米的流通，僅僅是個(gè)治標(biāo)不治本的方法。

為什么水稻里會(huì)含有濃度如此之高的砷？如何降低水稻對(duì)砷的富集？成為擺在全球環(huán)境學(xué)家和植物學(xué)家們面前一個(gè)迫切要解釋的問題。

第三章 鐵疑

禾本科的植物，是對(duì)人類最為重要的植物。其中的成員，我們耳熟能詳，除了水稻，還有小麥、玉米、高粱，甚至大熊貓愛吃的竹子?？梢哉f，人類每天都離不開它們。但是，為什么獨(dú)獨(dú)是水稻，而不是同在禾本科的其他農(nóng)作物，成為了砷的幫兇？

有一個(gè)特別的現(xiàn)象引起了科學(xué)家的注意。在所有這些禾本科農(nóng)作物中，只有水稻是濕生的，在完全水淹條件下 也照常生長。這個(gè)能力來源于水稻的一個(gè)特別生理特性：它可以將葉片吸收的氧氣，從植物內(nèi)部傳輸?shù)降叵?，供根系呼吸，而其他的植物根系必須從土壤中得到呼?用的氧氣。

生長在淹水條件下的水稻，好比一個(gè)背著巨大氧氣罐的潛水員，一點(diǎn)都不用擔(dān)心缺氧的問題。如果在禾本科植物里舉辦一場(chǎng)游泳比賽的話，那么水稻肯定 就是禾本科植物中當(dāng)之無愧的菲利普斯！

而在淹水的條件下，土壤中的氧氣很少，強(qiáng)還原條件使得砷很容易被活化。跟水稻不同，旱稻中的砷的含量就要小很多。淹水環(huán)境給水稻吸收砷提供了一個(gè)便利的環(huán)境，但是，我們依然不知道這些砷是怎么進(jìn)入到水稻體內(nèi)的。

拔出一株水田里生長的水稻，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，它的根是暗紅色的。這種暗紅色的東西，實(shí)際上是覆蓋在水稻根系表 面上的一層鐵氧化物。濕生的水稻，根系擁有強(qiáng)大的氧化能力。土壤中游離的亞鐵離子一旦碰到水稻的根系，就會(huì)被氧化而形成不溶于水的鐵氧化物。

這層鐵氧化 物，覆蓋在水稻根系表面上，如同一層紅色的盔甲，被稱作“鐵膜”。水稻根系表面的鐵膜帶有大量正電荷，而砷離子帶有負(fù)電荷，當(dāng)它們相遇的時(shí)候，會(huì)像磁石一 樣，緊緊地結(jié)合在一起。事實(shí)也證明，在砷污染環(huán)境下生長的水稻，根系鐵膜上含有大量的這種元素！

科學(xué)證據(jù)表明，鐵膜肯定參與了這起稻砷案?？伤谄渲邪缪莸氖呛萌耍€是壞人呢？它或許做一個(gè)好人，利用其巨大的容納能力，像一個(gè)“門”一樣，將遠(yuǎn)處遷移來的砷阻擋在根系之外；也可能是個(gè)壞人，像一個(gè)“泵”一樣，源源不斷地把遠(yuǎn)處的砷搬到根部附近。

2005年，環(huán)境砷問題專家對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了深入研究，最終發(fā)現(xiàn)，鐵膜，并不是稻砷案的罪魁禍?zhǔn)住Ｏ喾?，它如同一堵城墻，減少了水稻對(duì)砷的吸收。

原來差點(diǎn)冤枉了好人……案情也一下子失去了線索。

第四章 硅途

不久，植物學(xué)家提供了一條新的線索——降低植物砷毒害的機(jī)制被發(fā)現(xiàn)了。砷不僅僅對(duì)動(dòng)物來說是劇毒物質(zhì)， 過量的砷也會(huì)抑制植物的生長。有意思的是，砷有兩種形態(tài)，一種是三價(jià)砷，比如砒霜里面的，它對(duì)動(dòng)物的危害很大，但是對(duì)植物的危害反而很相對(duì)較??；另外一種是五價(jià)砷，和三價(jià)砷相反，它對(duì)植物危害很大，對(duì)動(dòng)物的危害相對(duì)很小。

現(xiàn)在，科學(xué)家在植物體內(nèi)找到一種酶，可以將五價(jià)砷轉(zhuǎn)化為三價(jià)砷，從而降低三價(jià)砷的危害。也正是因?yàn)槿绱?，植物體內(nèi)絕大部分砷都是以三價(jià)的形式存在的。

一株植物，就如同一個(gè)人類社會(huì)。有負(fù)責(zé)生產(chǎn)的系統(tǒng)，也有負(fù)責(zé)運(yùn)輸?shù)南到y(tǒng)。植物體內(nèi)存在各種各樣的運(yùn)輸系統(tǒng)，有的是高速公路，有的只是人行道。不同的物資，走在不同的路線之上。

五價(jià)砷是陰離子，走的是陰離子吸收途徑；三價(jià)砷是不帶電荷的小分子，走的是小分子 吸收途徑。植物學(xué)家的提示，讓尋找砷的人們把目光投向了水稻體內(nèi)的小分子吸收途徑。

但是，因?yàn)樯椴⒉皇侵参锏谋匦柙?，所以植物并不?huì)為三價(jià)砷花大價(jià)錢建立一條運(yùn)輸通道，它必定像扒火車的賊一樣，偷偷地利用了別人的車輛。那么，誰家的交通工具這么粗心大意？

很快，硼的運(yùn)輸路線，成為新的懷疑對(duì)象。硼是唯一一種以小分子形式存在的植物必需元素，很可能，三價(jià)砷 通過搭乘硼的便車，一路從根系跑到了大米里面。而新的證據(jù)表明，植物對(duì)砷的吸收規(guī)律的確和硼的吸收規(guī)律很類似。

但是，多年的研究下來，還是沒發(fā)現(xiàn)傳說中的 硼和砷的運(yùn)載工具。而且，所有的植物都需要硼，即使找到了硼在植物體內(nèi)的運(yùn)載工具，也很難解釋為什么偏偏是水稻種子里面含有相對(duì)高濃度的砷？

案情再一次陷入困境！

正在山窮水盡之時(shí)，從日本岡山大學(xué)生物資源研究所和英國洛桑研究所傳來一個(gè)好消息：硅的運(yùn)輸?shù)缆繁涣腥肓苏{(diào)查范圍之后。宛如一片黑暗中劃過一道閃電，隱藏在黑暗中的事實(shí)纖毫畢現(xiàn)。

諸多事實(shí)證明：硅的運(yùn)輸?shù)缆?，也是三價(jià)砷的行走途徑。和其他的植物相比，水稻是少見的硅富集植物。土壤中的硅不僅不會(huì)妨礙水稻的生長，甚至在某些地區(qū)，農(nóng) 民還在水稻田里施加硅肥，以促進(jìn)水稻的抗病害抗倒伏能力。和硼以及三價(jià)砷一樣，硅恰好也是一種小分子物質(zhì)。

種種跡象表明，水稻天然具備的硅運(yùn)輸能力，也給 砷大開方便之門。正是這自然界中奇妙的相互聯(lián)系，讓水稻“稀里糊涂”地變成了砷污染的幫兇。

在孟加拉國砷污染發(fā)生二十五年之后，稻砷案總算可以告一個(gè)段落。誰也不知道，會(huì)不會(huì)有新的砷污染方式被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，會(huì)不會(huì)有新的污染物質(zhì)出現(xiàn)。我們不得不更加小心地去善待這個(gè)世界。

盡管環(huán)境形勢(shì)越來越嚴(yán)峻，但請(qǐng)相信，在科學(xué)面前，任何的環(huán)境惡魔都會(huì)將無所遁形?，F(xiàn)在科學(xué)家正在利用各種生物及化學(xué)技術(shù)， 打斷水稻對(duì)砷的吸收途徑，還砷污染地區(qū)一碗干凈的白米飯。

來源：科學(xué)松鼠會(huì)網(wǎng)站，原文已刊發(fā)于《新發(fā)現(xiàn)》2009年第一期。此文略有刪改。