本文刊发于《新发现》2007年2月号

砷会在人体内蓄积毒性，对许多器官造成损伤。在众多砷中毒的案例中，贵州省黔西南布依族苗族自治州是世界上{wy}一个燃烧型砷中毒病区。中科院上海生命科学研究院的沈建华研究员等人通过多年观察，发现除了外部环境因素，砷中毒发病率另有与人体遗传基因密不可分的联系。

       对于砷这个名字，有的人也许还不是太熟悉，但要说起xx的话，恐怕我们都会有敬畏之心吧。xx，就是xxxxx。砷是自然环境中广泛分布的元素，在地壳中的含量约0.0005%，土壤、岩石、动物、植物、水以及空气均有其存在，它的化合物往往具有很强的毒性。长期曝露在高砷环境会导致慢性砷中毒，引发众多疾病。引起皮肤癌、肝癌、肺癌、膀胱癌，诱发心血管疾病、糖代谢紊乱、糖尿病以及周边神经损伤等一系列疾病。
       受限于认识水平，有时候人类对环境的善意改变带来的不一定是福祉，却是深重灾难，在砷中毒的领域里，就有着这样一些无心而为的错误。
       台湾居民以前饮用水质不好的浅层水，日本占领时期，殖民当局在一些地区打了深井，却触及到了富含砷的地层，长此下来，当地出现了特有的乌脚病（见文末）。
       由于原有的生活用地表水不清洁，孟加拉国一直存在肠道病多发的问题，1970年代，在世界银行和联合国儿童基金会的资金帮助下，他们开始钻井抽取较深层的地下水。殊不知，受砷污染的地下水就此肆虐。1988年，一位流行病学家回到他在孟加拉乡下的故里时发现人们出现了砷中毒的症状——患皮肤病和癌症的人急剧增加，同时增添了另一个潜在的危险——用被污染的地下水来灌溉水稻时，大米中也很可能积聚有毒物质。

燃煤型慢性砷中毒
       地方性砷中毒主要是上面提到的饮水型中毒，目前世界上人群非职业性慢性砷中毒（Chronic arsenic poisoning，CAP）病例一般都和饮用水中较高的砷含量有关。印度、孟加拉、智利、阿根廷等20 余个国家报道有饮水砷中毒。中国自1980 年在新疆报道饮水砷中毒以后，在内蒙、山西等省区相继发现了严重的饮水型砷中毒，现在中国饮水型砷中毒分布于8 省市区。按照世界卫生组织的水砷标准0.01毫克/升计，中国砷中毒危害病区的暴露人口高达1500万。
       而在贵州省黔西南布依族苗族自治州境内，更存在着国际学术界已知的、曾是{wy}的与室内燃用高砷煤相关联的密集型地方性慢性砷中毒人群，称为燃煤型慢性砷中毒。在陕西省南部安康和汉中地区的秦巴山区也曾发现一些零星的相似病例。
       平均海拨1110米的贵州省是燃煤型砷中毒重病区，病发地点主要分布于黔西南布依族苗族自治州州的兴义市、兴仁县、安龙县以及毕节地区的织金县。其中，黔西南州 (一市六县，面积16804平方米，人口约286万)现查证有2402名患者，情况最为严重。
       20世纪50年代后期，因当地森林资源逐渐枯竭，民用燃料缺乏，当地居民开始就地开采浅埋藏的高砷煤，作为烹调、取暖以及烘烤辣椒（每天食用约50克）和谷物（主要是玉米）的主要能源。他们习惯用没有烟囱的敞开式炉灶，而传统房屋在结构上又通风不良，导致煤中的砷成分在燃烧时大量释放，污染了室内空气和粮食。居民长期处于高砷环境中，呼吸被污染的空气、摄取被污染的食物，导致大量的砷蓄积于体内。因此，到了70年代，以皮肤损伤(角质化、色素沉着和色素消失等现象)为主要外观症状的慢性砷中毒开始集中出现。
       1991 年,贵州省通过地方性砷中毒调查,该省地方性砷中毒主要病区的多数煤矿煤中砷含量均高于100毫克/千克，受高砷煤污染的玉米和辣椒砷含量均值高于国家标准允许值数十倍至数百倍。室内空气砷平均浓度，高于允许值87倍之多。
       该自治州辖区内有三个互不相联的狭小区域，病情特别突出，它们相互间距离为50～60公里。其中在1976年最早报道的877个案例就出现在海拔1050～1380米的交乐乡及周边地区。目前，交乐地区和它周边不同民族组成的村寨集中了绝大多数已知病例（1565例）。在那里，汉、布依、苗、回族等民族聚居在一起已经几代。在当地4个主要民族中，汉族约占80%，苗、布依、回三族约占19%。
       位于兴仁县雨樟镇的交乐地区， 迄今为止只在1991年进行过一次全面调查，当时共有居民组146个，共6175户。146个居民组中有55个属于病区，计1907户、 9209人。实际调查了55个居民组中的47个，共8958人，患者有1548人，分为轻、中、重三个级别，分别是909人、475人和164人，患病率达到了17.28%。
       其中，以年龄段为界限区分，14岁以下126人，患病率为4.05%，14岁以上1422人，患病率24.47%；以性别区分的话，女性642人，患病率14.44%，男性906人，患病率20.08%。

奇怪的家族聚集现象
       2004年，环境毒理学专家沈建华意外得知，砷中毒发病率在当地不同民族间似乎有差异，这立即引起了他的兴趣，于是从2004年开始，他筹集来经费，组织和协调省内和州内有关机构着手人群调查。
       砷中毒症状出现在皮肤损伤上，即使肉眼也可辨认，因此比较容易诊断。沈建华首先对位于交乐地区一个多民族斑状杂居的行政村内的四个家族进行了初步调查，他们都使用同一个来源的燃煤（不远处的包谷地背斜结构煤洞），房屋结构造型和食物结构基本为同一模式。得到了以下一些信息（因涉及隐私，本文姓氏均采用化名）：
       G（G1）姓，汉族（据组内老人自述他们祖上曾是彝族，从各方面看，目前已xx汉化），其定居先祖是一对于清道光年间（公元1822年）自云南曲靖迁入的夫妇，生有5子，分5房。目前在烂滩的为第5房后裔，至今已8代，分2大支，前一支有4房，后一支长时间单传。全家四世同堂，共240人，男性101人，女性139人。数据显示，他们大部分通婚的距离不超过10公里。自19世纪中期开始，有完整的家谱纪录。这其中还有一段趣闻：由于古代采用干支纪年，这家人的家谱竟然记错了一个甲子（60年），幸好沈建华发现了其中的错误，核对墓碑为他们重新排了家谱。
       G（G2）姓分支，汉族，始祖系清末一施姓（一说司姓）男孩（汉族，来自同省的盘县，已于1960年病故）于光绪年间（1898年）为G（G1）姓所领养，成为G氏家族成员，身后留有后裔3代共53人，男性26人，女性27人，这一支作为G家族的一部分，和家族血缘成员G（G1）一个多世纪以来同居一村，犬牙交错，生活条件基本没有差别，发病率却显著低于G1家族成员。
       B姓，汉族，先祖是一员武将，于明洪武年间携眷自南京迁入贵州盘县赴任，至今已22代，其中一支再从盘县迁至此村定居，迄今已8代。B姓后裔分布于滇黔边境各县，相互有密切的宗亲活动，另有一支定居于相邻的交乐街上，比这一支早2代迁来。本村B姓现5辈同存，为1房14支，共165人，男性72人，女性93人。
       P姓，苗族，没有本民族文字，因此也没有成文家谱，何时从何地迁来无考。在调查中询问族内长者，语焉不详。他们属于苗族中的一个特殊支系——歪梳苗（由于特有的妇女传统发式得名）。所有成员都会一口流利的贵州当地方言，在家庭内部有时仍使用苗语，和当地白苗支系语言尚可沟通，但与县内人数众多的黑苗支系却语言不通。目前仍严格执行族内（只限歪梳苗）通婚。P姓现在村内有232人，男性97人，女性135人，他们的衣着、房屋、厨房结构等生活条件及生活习俗已深受汉族影响，与周围汉族或布依族村子相仿。
       在这几个家族中，沈建华排除了患病率更高的汉族B姓家族，从汉、苗两个民族中分别选择了一个有代表性的家族——同村的汉族G（G1）姓家族、苗族P姓家族。通过现场问卷调查、参照历年调查数据，对照家谱收集了完整的家族成员发病数据，并构建了家系材料。另外，沈建华遵从血缘关系，从G姓家族中排除了领养的G2分支成员，以及一个带着两个儿子改嫁过来的妇女及其后裔（标为G2，他们的发病率与G姓G1家族成员不相上下）。
       2004年4月，对两个家族的300多人门对门的重新调查，最终确认了60例慢性砷中毒病例。参与调查的G1家族成员有153人，男性88人，女性65人，其中50人患病， P家族成员170人，男性81人，女性89人，其中10人患病。容易看出的一点是，G1家族发病率（32.7%）显著高于苗族P家族（5.9%）。此外，苗族的男女发病率分别为9.8%和2.2%，都远低于汉族的31.8%和33.8%。这证实了从前的假设——黔西南燃煤型砷中毒不同民族家族中存在显著的家族聚集现象。
       在年龄分布方面，两个民族的相差不大。60个病患（9～68岁）大多为成年人（只有4例年龄小于18岁）。其中，31～60岁间的占了70%。

基因变异导致xx能力下降
       面对砷中毒人群显著的家族聚集现象，沈建华有很多猜想，首先考虑的是环境因素——生活条件导致不同对象经受砷曝露的环境剂量大小或暴露时间长短不同造成的影响。
       鉴于其他地区都是饮用水中含高砷引发的砷中毒，沈建华从两个家族共同使用的4个水源（包括村里的井水和“土自来水”龙头）采集水样。检测数据显示，含砷量为0.014～0.025毫克/升，略高于世界卫生组织近年推荐的小于0.01毫克/升的标准，低于我国现行0.05毫克/升的标准。这证明，与世界上其他地方性砷中毒原因不同，这个特殊高发地区（包括两个家族所在村子）的饮用水源不是至关重要的污染源。
       由于吸入和摄取含砷食物是两个主要因素，沈建华也考察了经济社会状况的影响。以2003年的情况为例，苗族P家族人均年收入仅为722元，汉族G1为990元，苗族P家族每家的平均居住面积17.4平方米，也少于汉族G1的20.4平方米。这就意味着，苗族的生活环境更差，而且曝露在更有限的室内空间中。分析厨房采集的环境样本，发现无论是厨房用煤、室内空气，还是烤玉米、辣椒粉中的砷含量，苗族P家族均高于汉族G1家族，这也表明他们经由呼吸和食物渠道可能获得的砷剂量，其实大大在汉族G1家族之上。
       接下来需检查身体内部的砷含量，长时间依附于身上的体毛是{zj0}样本，但无法获取。沈建华想到了可以显示相对长期砷含量数据的头发，于是带着理发师到寨子里免费为村民理发，获得大量样本，显示苗族P家族人群体内的砷负载更重。尿液检验短期的含砷情况，也与这个情况相一致。
       另外，在曝露时间上（对于儿童，从出生年月算起，对于老人，则从改用此煤时算起）苗族为23.2±13.5年，和汉族的25.3±12.9年左右相比较，也没有找到统计学意义上显著的差别。
       在同一个村子中共同居住了好几代的两个家族，患病率却有着显著差别，既然与外界环境关系不大，那么还有什么在起关键作用呢？沈建华敏锐地感觉到，其中可能有和个体遗传背景有关的因素。
       在取得两个家族居民的知情并同意后，沈建华取来他们的几滴血样以检测DNA。果不其然，在人群中发现了基因变异的现象——人类第11号染色体的谷胱甘肽S转移酶P1基因（GSTP1基因，全长约3000个核苷酸）在第1578号位点发生了基因变异，由A变成G（人体的30多万个密码只由A、T、C、G四个“字母”组成，分别代表腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶），这样的编码基因变异使得S-谷胱甘肽转移酶P1中的第105位氨基酸由异亮氨酸变成了缬氨酸，导致催化酶蛋白质稳定性下降，催化活性变低，影响个体对于砷的xx代谢能力。在室内燃烧高砷煤的危险环境中，这种能力的下降意味着更容易形成砷中毒。
       在已确诊的患病人群中，该变异比例高于那些未患病的人群。而汉族G1姓家族（52.7%）的变异比例高于苗族P姓家族（30.6%），在男性中更是如此。
       因此沈建华相信，基因变异是造成两个民族发病率悬殊的一个重要原因，此观点已发表在《药理遗传学及基因组学》（Pharmacogenetics and Genomics）期刊上。
       分析1991年统计的全乡11000多人13年来的死亡率追踪调查数据，他发现，4个杂居民族中砷中毒导致的死亡率，汉族仍然{zg}，已经xx汉化的布依族（当地布依族和汉族长期广泛通婚，绝大多数人已不会讲布依语了）情况与汉族差不多，苗族仍然最少。最奇怪的是回族——患病人数很多（比例甚至高于汉族），但症状普遍较轻，因此死亡率也低。

贵州仍是重病区
       燃煤型地方性砷中毒的防治，说起来并不难：在高砷煤产区，只要不燃用高砷煤就不会发生；另外，改进粮食烘烤方式，控制砷的摄入，避免砷污染粮食和室内空气，以及更换敞开式炉灶，使用具有烟囱和炉灶盖的改良炉灶，将高砷煤烟排出室外……这些措施都可以极大限度地控制砷中毒。 
       目前，在政府和联合国有关机构资助下，很多家庭开始改用低砷煤或燃气，G1姓家族在政府提供和国际组织赠予下已开始陆续改用铁制抽风灶。经燃煤环境砷含量监测、改良炉灶使用监测和病情监测的防治效果评价，2004 年与1991年比较，15岁以下新病例已很少出现，室内空气砷含量、烘烤玉米及辣椒砷含量也明显降低，居民尿砷排泄亦显著减少，说明砷污染得到了一定的控制。
       然而，贵州省目前仍是中国乃至世界的典型生活燃煤型地方性砷中毒病区。
       近年来，当地居民了解到燃用高砷煤是砷中毒（当地老乡称之为“叮叮病”或“癞子病”）发生的主要原因，也知道只要远离高砷煤，或者改善室内通风，就能避免病魔的纠缠。只是，事实并不像人们想象的那样简单。
       贵州气候潮湿、阴冷（尤其在冬季），需要用火取暖、干燥收获的谷物和辣椒。为了防止居民继续燃用高砷煤，当地政府也曾封闭高砷煤窑，但是高砷煤极易开采且价格低廉，所以很多人还是选择偷偷使用。而且，燃用禁采范围外围煤窑的煤还是冒着很大风险，因为其砷含量并不小。有害环境因子解除或减弱后，大部分已有慢性砷中毒病人的病程继续向恶化方向发展。“天无三日晴,地无三里平,人无三分银”是当地广泛流传的谚语，“黔西南州2005年国民经济和社会发展统计公报”公布的数据表明，2004年自治州内农村居民人均纯收入为1785元，虽然比起2000年的1407元已经有较大提升，但仍然处于相当低的一个水平。不改变异常贫困的现状，这场灾祸很难得到根治。

乌脚病：台湾西南沿海地区特有的一种末梢血管疾病，1968 年首度发现，主要表现为肢端中小血管循环障碍,导致患肢局部变黑。发病初期，患者通常是四肢先有麻木及冰冷现象，接着患部溃烂，然后坏疽病变。至今仍无良好预防及xx方法，唯有以手术锯去患肢，但症状仍会继续恶化。此外，乌脚病地区亦具有高度流行率的癌症（膀胱癌、肾脏癌、肺癌、皮肤癌、肝癌、摄护腺癌等）、糖尿病、心血管疾病、高血压以及甲状腺肿大等各种疾病。所有乌脚病病人都有长期饮用承压自流井水的历史。