首页 >> 环境 >> 文章

稻砷案Comments>>

发表于 2009-01-22 22:24 | Tags 标签:, , ,

原文已刊发于《新发现》2009年第一期。此文略有删改。

========正 文===============================

它,曾经害死了拿破仑和光绪帝。

它,在潘金莲和武大郎的故事里的角色,或许更让你记忆深刻。

它,就是砷,以氧元素结合后成为砒霜。其微溶于水,无味又无臭,极少量服用有一定药理作用,大量服用立刻致死;长期小剂量摄入,会引发皮肤癌等多种癌症,江湖人称—“百毒之王”。

有人的地方就有江湖。2008年,“云南阳宗海砷污染事件”再一次给我们敲响警钟。

云南或许离你很远,但千万不要以为砷离我们也很远。它一直活跃在人类社会之中,如影随形,如蛆附骨。下面就是这样一个故事,故事讲述在一群科学家的努力下,我们终于发现“砷”这个恶魔是怎么走到我们身边,甚至体内的。

 

第一章 土祸

回溯到1983年,在喜马拉雅山南麓的孟加拉国,发现一起奇怪的病例。病人的上胸部、手掌、脚掌皮肤损伤并且疼痛,手臂腿部皮肤出现色素沉淀。经过医生的诊断,确认是典型的因为长期暴露在砷污染之中而引起的砷中毒症状。其实,这种病例在世界上并不罕见。在台湾,五十年代末期也爆发过类似的疾病。患者由于色素沉淀而双足发黑,因此这种病被命名为“乌脚病”。不仅仅在台湾,我国新疆、内蒙古、山西,湖南等地也发现类似的砷中毒病区。菲律宾、蒙古、罗马尼亚、智利、阿根廷、墨西哥等国家,亦发生过类似的案例。

虽然砷中毒案例在世界各地时有零星地发生,但还没有哪个国家,像上世纪80年代的孟加拉国一样,半个国家的民众笼罩在砷污染的阴影之下。在接下来的数年里,8500多个砷中毒案例在孟加拉国各地被确认。而在1983年之前,这个国家甚至还不知道砷污染是何物。世界卫生组织把这次事件称为“人类历史上危害最严重的、规模最大的中毒事件”。

这个恶魔是哪里来的?为什么它突然之间变得如此猖獗?严重的问题引起了大批科学家和科学组织的关注。1993年,世界卫生组织抽查了孟加拉国的400个水井,一半以上的水井中砷浓度超过了50微克/升,这个数值,已经是世界卫生组织和美国环保署建议的安全标准值的五倍。在孟加拉国受到砷威胁的人口超过150万,每年有数万人死于砷中毒。

这些含有高浓度砷的水井,是为当地贫苦人民提供饮用水和灌溉用水而挖掘的。打开该国地图,你会在这个国家的南部发现密密麻麻的小岛和河流,但是丰富的水资源 仅仅出现在湿季,随着干季的到来,可用之水捉襟见肘,而且很多孟加拉人惯饮生水,由此导致的各种疾病很让政府头疼。为满足民众对洁净饮用水的需求,他们在国际援助机构的帮助下,利用数十年的时间,上下打钻了将近一千万口水井。砷的魔爪正是通过这些水井,伸向了当地的住民。

现在已经没有疑问,致病的砷主要就从地下水中来。那地下水里面的砷又是从哪里怎么来的呢?对于这个问题的解答,虽然为时已晚,但科学家们不得不亡羊补牢。地质调查发现,孟加拉国的土地之下,砷的含量并不比一般的土壤正常值高。在通常的情况下,这些砷会和土壤中的铁锰氧化物牢牢地结合在一起,如同一个牢笼,关押着砷这个恶魔,阻止它逃窜作恶。但是孟加拉国的蓄水地层里含有大量的有机质,这使得其中的微生物活动非常活跃。当水井贯穿了富含有机质的砷地层之后,在微生物的帮助下,通过一系列生物化学变化,原本深埋固定在地层里面的砷,越狱了。它们逃逸到了地下水的之中,开始了它们对生态、对人类社会的破 坏之路。

科学家们曾经有个很好的机会,可以将这个恶魔扼杀在摇篮之中。这机会来自于1992年,那年当地居民已经开始饮用地下水,但是地下水的水化学性质的基础数据却十分匮乏,水文地质学家建议国家对地下水水质进行分析,以防止可能的恶性事件发生。做为国际援助机构之一,英国地调局承担了这项水质分析测试工作,他们调查了地下水中的36种元素和一些化合物。令人遗憾的是,由于缺乏足够的认识,砷含量的检测并没有包括在这个研究之中。这是该国民众的不幸,更是科学的不幸。砷,披着洁净水的外衣,利用科学家的疏忽,一年年地扩散,逐渐从地下走到了地上,从水井走到了田间。

 

第二章 稻凶

对于砷污染,仅仅知道它来自于地下,并不能让医生和环境学家满意,背后的污染原理,才是解决问题的关键。下一步,科学家要搞清楚的是,恶魔是怎么向人类社会和自然环境发动侵袭的?

接着,科学家对各种农产品做了一个普查。因为除了直接饮用,这些井水还有另外一个重要的用途——农业灌溉用水,这使得农产品也可能是人体摄入高浓度砷的一个途径。果不其然,一个帮凶在分析人员的围捕下,浮现出了水面。

它叫做水稻!

水稻,禾本科植物,广泛种植在世界各地,是东亚和南亚人民的主要食用农作物,一个普通成人,一天要吃大概100~500克的大米。科学家分析了多种农产品中的砷含量,发现大米中的砷浓度是玉米和小麦的10倍,是黄瓜和西红柿的30倍,是大豆的100倍!这些数据充分证明,大米是除了饮用水之外,另外一个重要的砷摄入途径。

从影响范围的广度来说,高砷大米比高砷地下水更加可怕。一口水井,只影响到周围数公里的小区域,而大米从农田里收获之后,将通过我们高效的运输系统送到遥远的城市,送到需要食物的各色人群当中,其中有老人或孩子,病人或孕妇……

通过管理和监测,限定污染大米的流通,仅仅是个治标不治本的方法。

为什么水稻里会含有浓度如此之高的砷?如何降低水稻对砷的富集?成为摆在全球环境学家和植物学家们面前一个迫切要解释的问题。

 

第三章 铁疑

禾本科的植物,是对人类最为重要的植物。其中的成员,我们耳熟能详,除了水稻,还有小麦、玉米、高粱,甚至大熊猫爱吃的竹子。可以说,人类每天都离不开它们。但是,为什么独独是水稻,而不是同在禾本科的其他农作物,成为了砷的帮凶?

有一个特别的现象引起了科学家的注意。在所有这些禾本科农作物中,只有水稻是湿生的,在完全水淹条件下 也照常生长。这个能力来源于水稻的一个特别生理特性:它可以将叶片吸收的氧气,从植物内部传输到地下,供根系呼吸,而其他的植物根系必须从土壤中得到呼吸 用的氧气。生长在淹水条件下的水稻,好比一个背着巨大氧气罐的潜水员,一点都不用担心缺氧的问题。如果在禾本科植物里举办一场游泳比赛的话,那么水稻肯定 就是禾本科植物中当之无愧的菲利普斯!而在淹水的条件下,土壤中的氧气很少,强还原条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。淹水环境给水稻吸收砷提供了一个便利的环境,但是,我们依然不知道这些砷是怎么进入到水稻体内的。

拔出一株水田里生长的水稻,你会发现,它的根是暗红色的。这种暗红色的东西,实际上是覆盖在水稻根系表 面上的一层铁氧化物。湿生的水稻,根系拥有强大的氧化能力。土壤中游离的亚铁离子一旦碰到水稻的根系,就会被氧化而形成不溶于水的铁氧化物。这层铁氧化 物,覆盖在水稻根系表面上,如同一层红色的盔甲,被称作“铁膜”。水稻根系表面的铁膜带有大量正电荷,而砷离子带有负电荷,当它们相遇的时候,会像磁石一 样,紧紧地结合在一起。事实也证明,在砷污染环境下生长的水稻,根系铁膜上含有大量的这种元素!

科学证据表明,铁膜肯定参与了这起稻砷案。可它在其中扮演的是好人,还是坏人呢?它或许做一个好人,利用其巨大的容纳能力,像一个“门”一样,将远处迁移来的砷阻挡在根系之外;也可能是个坏人,像一个“泵”一样,源源不断地把远处的砷搬到根部附近。2005年,环境砷问题专家对这个问题进行了深入研究,最终发现,铁膜,并不是稻砷案的罪魁祸首。相反,它如同一堵城墙,减少了水稻对砷的吸收。

原来差点冤枉了好人……案情也一下子失去了线索。

 

第四章 硅途

不久,植物学家提供了一条新的线索——降低植物砷毒害的机制被发现了。砷不仅仅对动物来说是剧毒物质, 过量的砷也会抑制植物的生长。有意思的是,砷有两种形态,一种是三价砷,比如砒霜里面的,它对动物的危害很大,但是对植物的危害反而很相对较小;另外一种是五价砷,和三价砷相反,它对植物危害很大,对动物的危害相对很小。现在,科学家在植物体内找到一种酶,可以将五价砷转化为三价砷,从而降低三价砷的危害。也正是因为如此,植物体内绝大部分砷都是以三价的形式存在的。

一株植物,就如同一个人类社会。有负责生产的系统,也有负责运输的系统。植物体内存在各种各样的运输系统,有的是高速公路,有的只是人行道。不同的物资,走在不同的路线之上。五价砷是阴离子,走的是阴离子吸收途径;三价砷是不带电荷的小分子,走的是小分子 吸收途径。植物学家的提示,让寻找砷的人们把目光投向了水稻体内的小分子吸收途径。但是,因为砷并不是植物的必需元素,所以植物并不会为三价砷花大价钱建立一条运输通道,它必定像扒火车的贼一样,偷偷地利用了别人的车辆。那么,谁家的交通工具这么粗心大意?

很快,硼的运输路线,成为新的怀疑对象。硼是唯一一种以小分子形式存在的植物必需元素,很可能,三价砷 通过搭乘硼的便车,一路从根系跑到了大米里面。而新的证据表明,植物对砷的吸收规律的确和硼的吸收规律很类似。但是,多年的研究下来,还是没发现传说中的 硼和砷的运载工具。而且,所有的植物都需要硼,即使找到了硼在植物体内的运载工具,也很难解释为什么偏偏是水稻种子里面含有相对高浓度的砷?

案情再一次陷入困境!

正在山穷水尽之时,从日本冈山大学生物资源研究所和英国洛桑研究所传来一个好消息:硅的运输道路被列入了调查范围之后。宛如一片黑暗中划过一道闪电,隐藏在黑暗中的事实纤毫毕现。 诸多事实证明:硅的运输道路,也是三价砷的行走途径。和其他的植物相比,水稻是少见的硅富集植物。土壤中的硅不仅不会妨碍水稻的生长,甚至在某些地区,农 民还在水稻田里施加硅肥,以促进水稻的抗病害抗倒伏能力。和硼以及三价砷一样,硅恰好也是一种小分子物质。种种迹象表明,水稻天然具备的硅运输能力,也给 砷大开方便之门。正是这自然界中奇妙的相互联系,让水稻“稀里糊涂”地变成了砷污染的帮凶。

在孟加拉国砷污染发生二十五年之后,稻砷案总算可以告一个段落。谁也不知道,会不会有新的砷污染方式被科学家发现,会不会有新的污染物质出现。我们不得不更加小心地去善待这个世界。尽管环境形势越来越严峻,但请相信,在科学面前,任何的环境恶魔都会将无所遁形。现在科学家正在利用各种生物及化学技术, 打断水稻对砷的吸收途径,还砷污染地区一碗干净的白米饭。

0
为您推荐

62 Responses to “稻砷案”

  1. c2blog说道:

    那图一摆出来,立时被震住了……狠毒

  2. lvbu说道:

    这个文章...问题严重了,米饭还能吃吗??

  3. Lewind说道:

    《稻砷案》,好酷的名字啊!
    倒数第二段这个“好消息”才是写此文的原因吧?为此洋洋洒洒写了如此大的一篇,还把事情说得如此明白,赞一个!特别是“扒火车皮”的说法,太形象了!
    不过有个小疑问:“可以将五价砷转化为三价砷,从而降低三价砷的危害。”这句话中,第二个“三价砷”是不是应该改成“五价砷”或“砷”或者干脆删掉,因为前文不是说三价砷对植物危害较小吗?

  4. 灰常稀饭说道:

    写的十分有趣

  5. Netson说道:

    同问。。。。。。这个。。。。米饭还能吃吗?
    现在孟加拉国解决了砷污染问题木有?

    • Netson说道:

      Google了一下,貌似现在还没有得到妥善的解决……

      不过幸运的是中国的几个主要产稻米的区域的地下水都不富含砷,中国只有山西一带、内蒙部分的地下水是富含砷的……(消息来源http://www.fao.org/Ag/zh/magazine/0605sp1.htm)

  6. zola说道:

    顶楼主的好贴:)
    专家就是专家啊,能用通俗的语言介绍专业的知识。

  7. hbchendl说道:

    似乎对于砷来说,无论三价和五价,它作为重金属对人体都是有害的.区别在于砒霜有急毒性,而作为重金属的砷对人体的毒害是慢性的.经过长期蓄积会造成中毒,这可不分三价五价.

    • yunwuxin说道:

      砷通常不被当作重金属吧?
      一般认为(比如FDA)以有机形式存在的五价砷对人体危害可以忽略,而且在体内也基本上不积累。在某些海鲜中就有很高含量的五价砷。

      • poulain说道:

        又想到海鲜加VC变毒,可是好像前些天看到那个说法是假的

      • 田不野说道:

        砷被叫做类金属,但是因为它的很多毒理性质跟重金属相像,一般都是和重金属一起研究的。

    • amare说道:

      虾肉就含有五价砷,一般食用对人体并无毒害性。但是遇到VC的话,由于VC是烯醇式结构的物质,具有还原性,五价砷被还原为三价砷。所以虾肉不宜与辣椒、花菜、蕃茄等富含VC的蔬菜搭配食用。

  8. yunwuxin说道:

    这篇写得很松鼠。。。虽然问题很复杂,读来很明白晓畅。

  9. 冰桃说道:

    再赞田不野~ 写的很清楚又扣人心弦

  10. mirror说道:

    看来有比镜子还能“忽悠”的人了。
    缺了两个重要的部分。1)如何处理含砷的水。这个因该有结论了吧。2)砷分布在稻米的什么部分。这样才能解决“这个。。。。米饭还能吃吗?”的问题。

    • 田不野说道:

      处理含砷的水,有很多办法,比如吸附,沉淀,但不是本文章所关心的;砷主要富集在稻米的壳,呵呵,真有能人,一下子看到事件的核心问题,不过大米仁和其他农产品相比,含砷量也是很高的,英国研究者认为,不仅仅是大米,众多米制品的砷含量也相对较高,比如rice milk,链接见:http://www.rsc.org/Publishing/ChemScience/Volume/2008/05/Arsenic_exposure_from_rice_milk.asp

      • mirror说道:

        “处理含砷的水,有很多办法”的说法意味着没有好方法。从解决问题的角度看,还是关心一下为好,大家都关心才好。因为已经有了比较经济有效的办法了。

  11. 小妖说道:

    图片看的我浑身起鸡皮疙瘩~

  12. wahaha说道:

    写得很松鼠么?是很《走近科学》吧。。。~

    • kaka说道:

      《走进科学》会在1-3章节里生动描绘这种神秘疾病的恐怖表现以及围绕它的各种流言,恐慌,迷信……然后在第四章最后一小节里揭开谜底“原来是砷惹的祸”

  13. ice说道:

    田不野,化学本,环境硕,农学博,很好,很强大!

  14. xwing说道:

    写的真好。

  15. 载道扬说道:

    学到不少,以后还是吃面吧

  16. xK.13说道:

    这个图……好恶心啊…………

  17. 傻强说道:

    三价砷是是以什么化合物的形式被吸收?你说五价是离子态吸收,想必三价是化合态了。不是砒霜吧?我是说氧化物

    • 田不野说道:

      呵呵,高中化学没学好哦。化合态对应的是单质形式,离子形态(带电荷)对应的是分子形态(未解离,不带电荷)。三价砷的形态一般是HAsO2,当然也可能是其他的金属盐类。

  18. yami说道:

    可以考虑买点高砷大米,谋杀枕边人啊,哈哈

    • 青方说道:

      古代欧洲谋杀幼年皇子的方法就是给奶妈吃小剂量砒霜,然后奶里就有了砒霜了。
      砒霜在抗菌素出现之前是当抗菌素用的,有的研究说饮水里的砒霜含量和患糖尿病有关,不知道这个地方的糖尿病发病是否也增多了?

    • wow说道:

      呵呵,这样就太恐怖了

  19. 0.618说道:

    感觉现在人都是神农啊——还有什么东西没毒吗?

  20. 东方蔚龙说道:

    看过关于顺势疗法的简单介绍,其中说砷中毒可以应用这种疗法。所以担心大米有问题的就多喝含微量砷离子的水就好了,恩,担心枕边人的也照此办理。

    我担心的是,孟加拉的水井那不就都没用了吗?饮水怎么办?

    • 田不野说道:

      汗,你这方法让我想起来我筛突变体了,您这方法太太太没科学性了。
      孟加拉人宁可毒死不渴死,所以照喝。。。

  21. 东方蔚龙说道:

    哦,还有,回头给作者寄二两大米去,帮忙检测一下,的确心里开始不踏实了。

    作者的目的达到啦,可以奸笑三声了

  22. 说道:

    我 吃大米饭确实吃得很少

  23. 混沌说道:

    貌似侦探小说! 有趣

  24. [...] 稻砷案 0顶一下http://songshuhui.net/archives/8224.html [...]

  25. buy viagra说道:

    you have a great site!

  26. cqduoluo说道:

    看起来有点吓人啊……

  27. BillLiv说道:

    这看着 ,我都不敢吃米饭了,真有点吓人

  28. [...] 我们先看摘要的第二句:About 90% of the arsenic in US diets comes from seafood, of which only a small proportion occurs in inorganic forms. (美国食谱中大约90%的总砷来自海鲜,但是只有极小的一部分以无机物的形式存在。)哎呀,这么说虾里面五氧化二砷的含量其实很少了。如果继续看一下正文,会发现无机砷的含量在海鲜里最多最多不超过4%,其中多是五价砷,少量是三价。而占主体地位的有机砷的危害非常之小,尤其是其中占绝大部分的arsenobetaine,基本上会被原封不动地排出体外,毫无反应。而日常饮食中大部分的无机砷反而是来自大米、面粉和其它谷物(此事另可参见松鼠田不野的《稻砷案》)。可见假如Vc真的能那么容易地还原五氧化二砷,那就不是吃虾的时候不能吃Vc的问题了,而是吃Vc的时候根本就不能吃饭了。 [...]

  29. lucky.qiu说道:

    咱是宁愿毒死也不饿死的人,米照吃不误

  30. 罗伊德说道:

    8错8错~学到新知识鸟~

  31. 拼音佳佳说道:

    像金龙鱼那样的精制大米,砷含量就很低.嗯,就是说,金龙鱼可以把砷含量很高的大米变成安全并且高价的精制大米.

  32. misterhe说道:

    讲解得太精彩了。

  33. Alice说道:

    请问高人们,如何除去米糠中的砷?

  34. 小园听风说道:

    有两个问题想问问。
    1、孟加拉打了一千万口井?(我只是确认一下,觉得好多啊……)
    2、【现在,科学家在植物体内找到一种酶,可以将五价砷转化为三价砷,从而降低三价砷的危害。】这一句,最后一个“三价砷”用的不当,前面已经有朋友指出来了,作者也回应了,怎么文章里面还没改……刚在微博上看到有人转的时候直接把这句话转出去了。

  35. 炮灰说道:

    第四章 硅途

    不久,植物学家提供了一条新的线索——降低植物砷毒害的机制被发现了。砷不仅仅对动物来说是剧毒物质, 过量的砷也会抑制植物的生长。有意思的是,砷有两种形态,一种是三价砷,比如砒霜里面的,它对动物的危害很大,但是对植物的危害反而很相对较小;另外一种是五价砷,和三价砷相反,它对植物危害很大,对动物的危害相对很小。现在,科学家在植物体内找到一种酶,可以将五价砷转化为三价砷,从而降低三价砷的危害。也正是因为如此,植物体内绝大部分砷都是以三价的形式存在的。

    从而降低三价砷的危害,这个应该是五价砷。
    一个字一个字看下来了,长知识了。媒体的误导能力确实很强悍啊,嘿嘿

  36. 思猿说道:

    2002年,农业部稻米及制品质量监督检验测试中心曾对全国市场稻米进行安全性抽检。结果显示,稻米中超标最严重的重金属是铅,超标率28.4%,其次就是镉,超标率10.3%。 五年之后的2007年,南京农业大学农业资源与生态环境研究所(下称南京农大农研所)教授潘根兴和他的研究团队,在全国六个地区(华东、东北、华中、西南、华南和华北)县级以上市场随机采购大米样品91个,结果同样表明:10%左右的市售大米镉超标。他们的研究后来发表于《安全与环境》杂志。但遗憾的是,如此重要的研究并未引起太多人的注意。多位学者表示,基于被污染稻田绝大多数不受限制地种植水稻的现实,10%的镉超标稻米,基本反映当下中国的现实。 中国年产稻米近2亿吨,10%即达2000万吨。如此庞大的数字足以说明问题之严重。

Leave a Reply