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砷污染是全球性的难题，在砷富集区尤其明显。1 M) N% Z: `/ s, R
+ |1 V7 J7 s4 P+ Z/ x1 ?2 M转自松鼠会：2 A4 O% w5 R% x6 a/ K9 I* i: Q$ A( u
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+ G7 B7 b9 X) v4 d; S) B. u它，曾经害死了拿破仑和光绪帝。7 W: t. S. I: i/ w+ Y- ]0 w$ t
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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。
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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”。9 J7 ]" Y% u! c. K
3 S* O% a3 F8 K" ~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。
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# ?( l% E7 g+ U; E8 V8 n h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。- e Z$ g1 \$ j9 h
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; ^* I( t6 i) j- h第一章 土祸7 w0 h0 v& Q* x2 I" O% Q
1 u# \' f& h8 }# Y: {& f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。# q( J; W4 Y2 g. N3 d
7 M4 E8 z& Z# P0 ~9 ]# u k9 V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”。# v: O7 h C) }, E w" X
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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。
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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。
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! E. w/ r0 j! O; w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。
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+ ~8 O# v8 O# m' ^" o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。+ O. E3 J3 l1 M2 H2 ^
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第二章 稻凶
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1 L* r, ^* Q8 T3 Q$ o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？
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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。
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它叫做水稻！4 t6 ?$ f' l% c
2 F1 G9 Q% a: ~4 U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。0 @+ ^6 x- J0 R/ L- X
; `9 E7 {* C8 l+ K; X0 M `$ Z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……$ k$ C% i2 C4 G2 m9 n
0 I# c& w" T* _3 Z$ a! j$ I& Y! z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。6 D1 G# N8 e% g1 x3 R
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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。. [$ p- O+ X; O4 u1 ]- B2 r
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第三章 铁疑$ }0 C) i5 r8 o: R# S
5 X# X4 T0 ]0 y2 H$ y! ?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？
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/ y8 l f. o# W# Z( z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。5 x& @, J9 t8 y, U
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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！% I) e- c- U, S! R
) c" {% m: p4 j/ ^7 L% M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。5 C1 ]9 f, n1 I* Z e
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原来差点冤枉了好人……案情也一下子失去了线索。
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0 x: j! X% [% a G8 a第四章 硅途
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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。
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! `3 C# r+ { C. D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？
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3 \4 q2 D9 X& z" [. y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？
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案情再一次陷入困境！4 n' K9 I* {) E1 s3 K3 x; k" I
; t p) W/ Q7 y/ E) O: ]; l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。
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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。 |
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狗仔卡
发表于 2012-9-19 09:29
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发表于 2012-9-19 11:29
发表于 2012-9-19 13:38
