原文已刊發(fā)于《新發(fā)現(xiàn)》2009年第一期。此文略有刪改,。

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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,，但千萬不要以為砷離我們也很遠。它一直活躍在人類社會之中,，如影隨形,，如蛆附骨,。下面就是這樣一個故事，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,，確認是典型的因為長期暴露在砷污染之中而引起的砷中毒癥狀。其實,，這種病例在世界上并不罕見,。在臺灣，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”,。不僅僅在臺灣,，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有零星地發(fā)生,，但還沒有哪個國家，像上世紀80年代的孟加拉國一樣,，半個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多個砷中毒案例在孟加拉國各地被確認,。而在1983年之前,，這個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重的、規(guī)模最大的中毒事件”,。

這個惡魔是哪里來的,？為什么它突然之間變得如此猖獗？嚴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個水井，一半以上的水井中砷濃度超過了50微克/升,，這個數(shù)值,，已經(jīng)是世界衛(wèi)生組織和美國環(huán)保署建議的安全標準值的五倍。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?shù)刎毧嗳嗣裉峁╋嬘盟凸喔扔盟诰虻?。打開該國地圖,，你會在這個國家的南部發(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。為滿足民眾對潔凈飲用水的需求,，他們在國際援助機構(gòu)的幫助下,，利用數(shù)十年的時間，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?shù)氐淖∶瘛?/span>

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,？對于這個問題的解答，雖然為時已晚,，但科學(xué)家們不得不亡羊補牢,。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，這些砷會和土壤中的鐵錳氧化物牢牢地結(jié)合在一起,，如同一個牢籠,，關(guān)押著砷這個惡魔,，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質(zhì),，這使得其中的微生物活動非?；钴S。當水井貫穿了富含有機質(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，開始了它們對生態(tài),、對人類社會的破 壞之路,。

科學(xué)家們曾經(jīng)有個很好的機會，可以將這個惡魔扼殺在搖籃之中,。這機會來自于1992年,，那年當?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)家建議國家對地下水水質(zhì)進行分析,，以防止可能的惡性事件發(fā)生。做為國際援助機構(gòu)之一,，英國地調(diào)局承擔了這項水質(zhì)分析測試工作,，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,，由于缺乏足夠的認識,，砷含量的檢測并沒有包括在這個研究之中。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,，一年年地擴散，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和自然環(huán)境發(fā)動侵襲的？

接著,，科學(xué)家對各種農(nóng)產(chǎn)品做了一個普查,。因為除了直接飲用，這些井水還有另外一個重要的用途——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途徑,。果不其然，一個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,，一個普通成人,，一天要吃大概100~500克的大米?？茖W(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輸系統(tǒng)送到遙遠的城市，送到需要食物的各色人群當中,，其中有老人或孩子,，病人或孕婦……

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

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

第三章 鐵疑

禾本科的植物,，是對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,，為什么獨獨是水稻，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。這個能力來源于水稻的一個特別生理特性：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,，好比一個背著巨大氧氣罐的潛水員，一點都不用擔心缺氧的問題,。如果在禾本科植物里舉辦一場游泳比賽的話,，那么水稻肯定 就是禾本科植物中當之無愧的菲利普斯！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便利的環(huán)境，但是,，我們依然不知道這些砷是怎么進入到水稻體內(nèi)的,。

拔出一株水田里生長的水稻，你會發(fā)現(xiàn)，它的根是暗紅色的,。這種暗紅色的東西,，實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，而砷離子帶有負電荷,，當它們相遇的時候,，會像磁石一 樣，緊緊地結(jié)合在一起,。事實也證明,，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?，還是壞人呢？它或許做一個好人,，利用其巨大的容納能力,，像一個“門”一樣，將遠處遷移來的砷阻擋在根系之外,；也可能是個壞人,，像一個“泵”一樣，源源不斷地把遠處的砷搬到根部附近,。2005年,，環(huán)境砷問題專家對這個問題進行了深入研究，最終發(fā)現(xiàn),，鐵膜,，并不是稻砷案的罪魁禍首,。相反,，它如同一堵城墻，減少了水稻對砷的吸收。

原來差點冤枉了好人……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制被發(fā)現(xiàn)了。砷不僅僅對動物來說是劇毒物質(zhì),， 過量的砷也會抑制植物的生長,。有意思的是，砷有兩種形態(tài),，一種是三價砷,，比如砒霜里面的，它對動物的危害很大,，但是對植物的危害反而很相對較?。涣硗庖环N是五價砷,，和三價砷相反,，它對植物危害很大，對動物的危害相對很小?，F(xiàn)在,，科學(xué)家在植物體內(nèi)找到一種酶，可以將五價砷轉(zhuǎn)化為三價砷,，從而降低三價砷的危害,。也正是因為如此，植物體內(nèi)絕大部分砷都是以三價的形式存在的,。

一株植物,，就如同一個人類社會。有負責生產(chǎn)的系統(tǒng),，也有負責運輸?shù)南到y(tǒng),。植物體內(nèi)存在各種各樣的運輸系統(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,。五價砷是陰離子,，走的是陰離子吸收途徑；三價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,，因為砷并不是植物的必需元素,，所以植物并不會為三價砷花大價錢建立一條運輸通道，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,，硼的運輸路線，成為新的懷疑對象,。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)的運載工具,，也很難解釋為什么偏偏是水稻種子里面含有相對高濃度的砷,？

案情再一次陷入困境！

正在山窮水盡之時,，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好消息：硅的運輸?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纖毫畢現(xiàn),。 諸多事實證明：硅的運輸?shù)缆?，也是三價砷的行走途徑。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,，以促進水稻的抗病害抗倒伏能力。和硼以及三價砷一樣,，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段落。誰也不知道,，會不會有新的砷污染方式被科學(xué)家發(fā)現(xiàn),，會不會有新的污染物質(zhì)出現(xiàn)。我們不得不更加小心地去善待這個世界,。盡管環(huán)境形勢越來越嚴峻,，但請相信，在科學(xué)面前,，任何的環(huán)境惡魔都會將無所遁形?，F(xiàn)在科學(xué)家正在利用各種生物及化學(xué)技術(shù)， 打斷水稻對砷的吸收途徑,，還砷污染地區(qū)一碗干凈的白米飯,。