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本研究系统对比了安康长寿区、硒中毒历史区及对照区的环境-膳食-人体硒锌分布，发现历史区土壤、作物及饮用水总硒浓度显著更高（p<0.05），但生物可及性校正后日均硒摄入仍达543.72μg/d（WHO阈值400μg/d）。高锌膳食通过竞争拮抗显著降低硒毒性，发中Zn/Se摩尔比＜200为初步筛查阈值，发硒＞1.5mg/kg为确诊标准。结构方程模型揭示蔬菜和土壤是调控Zn-Se代谢的核心因子，证实锌拮抗与生物标志物双步诊断法能有效解释"高暴露-低发病"悖论。建议未来风险评估整合生物可及性校正、元素互作分析及发中标志物验证。
周飞|齐明星|杜静|任荣新|梁东丽
西北农林科技大学自然资源与环境学院，中国陕西省杨陵市712100
摘要
硒（Se）对人体健康具有剂量依赖性的双重影响。安康是一个天然富硒地区，该地区既包含长寿区，也包含历史上曾出现硒中毒的流行区。本研究系统地比较了这些地区环境中硒及其地球化学相关元素锌（Zn）的分布情况。通过生物可利用性校正，估算了每日硒的摄入量，并通过头发生物监测研究了饮食中的锌对硒毒性的拮抗作用。历史硒中毒流行区的土壤、作物和饮用水中的硒和锌总浓度显著高于长寿区和对照区（p<0.05）。基于总膳食硒的风险评估显示，仅在该历史硒中毒流行区存在显著的硒暴露风险（每日硒摄入量：1339.61 μg/d；目标危害商数：3.35）。经过生物可利用性校正后，该地区的每日硒摄入量降至543.72 μg/d，但仍超过了世界卫生组织规定的400 μg/d的阈值。饮食中的锌可能通过竞争性拮抗作用减轻硒的毒性，这解释了当地“高硒暴露、低疾病发生率”的现象。头发中锌与硒的摩尔比成为一种敏感的生物标志物，支持了一种两步诊断方案：初步筛查（头发中锌/硒的摩尔比<200），随后进行确认性分析（头发中硒>1.5 mg/kg），从而建立了有效的区域硒中毒风险筛查工具。结构方程建模确定蔬菜和土壤是通过饮食途径调节人体硒稳态的主要因素。
引言
硒（Se）是人体必需的微量营养素。作为谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、硫氧还蛋白还原酶、血浆硒转运蛋白和硒蛋白P的活性中心，硒在维持氧化还原平衡、促进物质代谢和调节基因表达方面起着关键作用（Chen等人，2021；Di等人，2023）。许多研究还表明，硒的摄入与人类健康和长寿之间存在密切关联（Giacconi等人，2023；Pu等人，2018）。值得注意的是，硒的安全摄入范围非常狭窄（40–400 μg/d）。硒缺乏会导致免疫功能障碍，并增加患克山病和克山病等疾病的危险；而过量摄入则可能引起毒性作用，包括脱发和指甲脱落，在严重情况下甚至会导致全身中毒（Li等人，2020；Rayman，2012）。日常饮食是人类硒的主要来源，植物性和动物性硒都来源于土壤，通过食物链传递（Angon等人，2024；Konieczka，2016）。全球土壤硒分布极不均匀，导致硒缺乏区和硒中毒区共存，这使得硒成为连接环境条件与人类健康的关键元素，吸引了多学科研究的关注（Dinh等人，2018；Liu等人，2024）。
中国安康位于秦岭造山带南部的黑岩系列（具体为安康-镇平-紫阳岩性带）。其80%以上的土壤中含有中等水平（0.175–0.40 mg/kg）或更高的硒，因此被称为“中国硒谷”（Ma等人，2024；Zhang等人，2020）。土壤硒的这种不均匀分布形成了一个独特的现象：不同的人口健康状况在空间上共存。在安康市内，镇平县的城关镇因其高比例的长寿居民而得到官方认可（中国第七次人口普查，2020年），而紫阳县的双安镇则有记录在案的硒中毒流行史（Cui等人，2017；Tian等人，2020）。这种对比使得安康成为研究硒的环境行为以及在高硒环境下导致不同健康结果的因素的理想自然实验室。因此，系统地比较这些对比区域中的硒暴露和健康风险，并将这些发现与当地环境介质中的硒分布联系起来，对公共卫生管理和饮食指导具有科学和实际意义。
仅依赖总硒浓度进行的健康风险评估往往高估了实际暴露量。例如，Cui等人（2017）和Qin等人（2013）估计双安镇的每日硒摄入量为1067 μg/d，恩施（湖北）为2144 μg/d，均超过了世界卫生组织规定的400 μg/d的阈值。然而，在过去三十年中，这些地区的硒中毒病例很少见。为了解释这种“高暴露-低发病率”的悖论以及上述健康差异，我们认为必须整合三个关键因素：（1）忽视生物可利用性：传统评估常常忽略了消化过程中硒的溶解和吸收率，可能会高估风险，因为膳食中的硒并未被完全吸收（Farooq等人，2025；Zhou等人，2020）；（2）忽略元素间的拮抗作用：在天然富硒地区，共存的元素（如镉（Cd）、锌（Zn）和砷（As）可以通过形成不溶性化合物或竞争胃肠道吸收位点来降低硒的生物利用性（Janasik等人，2017；Jia等人，2023；Lu等人，2025）。本研究重点关注锌（Zn）的拮抗作用，因为锌不仅在当地环境中与硒共存（Du等人，2018），而且本身也是一种与人类健康和长寿密切相关的必需营养素（Pu等人，2018；Xia等人，2022）。因此，研究锌与硒的拮抗作用提供了一种直接且生理相关的途径，以解决健康结果差异的核心研究问题，并对饮食指导具有启示意义；（3）缺乏生物标志物验证：组织（如头发、血清、尿液）中的硒和锌浓度比膳食估计更能反映营养状况和代谢平衡。头发中的硒和锌是已确立的长期暴露和代谢生物标志物（Cho & Yang，2018；Kang等人，2022）。因此，为了准确解读安康市长寿区和历史硒中毒流行区等具有不同健康状况地区的环境-健康关系，整合可生物利用的膳食硒评估、考虑膳食中锌的拮抗作用，并利用头发等长期生物标志物来评估内部暴露和稳态至关重要。
关于富硒地区环境中硒和锌的分布及其对健康影响的研究仍然有限。特别是，将生物可利用性数据与拮抗元素（如锌）的摄入水平结合进行硒风险评估的研究很少。为了解决这一差距并探索高硒地区健康结果差异的环境决定因素，我们选择了安康富硒区域内的三个具有不同健康特征的地区：一个以长寿为特征的地区（镇平县的城关镇），一个历史硒中毒流行区（紫阳县的双安镇），以及一个对照区（紫阳县的黄沟镇），后者位于同一富硒区域内，但没有报告过异常长寿或硒中毒的历史。研究目的是：（1）描述并比较这些对比区域中环境介质（土壤、水、作物、动物源性食物）和人体生物标志物（头发）中硒和锌的分布；（2）量化膳食硒暴露风险，并评估膳食锌对硒毒性的拮抗作用，阐明其潜在机制；（3）阐明居民体内硒和锌的长期稳态，探索其与不同区域健康状况的联系，并建立基于生物标志物的硒中毒风险筛查工具。这项工作为将元素相互作用纳入环境健康风险评估提供了关键的科学证据，并支持高硒地区的精准健康管理及饮食干预策略。
研究区域和采样设计
研究区域包括镇平县的六个村庄（长寿区）：小河村[XH1]、连梦村[LM]、新华村[XH2]、友义村[YY]、朱家溪村[ZJX]和文才村[WC]；黄沟镇的三个村庄（对照区： lazhu村[LZ]、春彦村[CY]和大连村[DL]；以及紫阳县的双安镇的三个村庄（历史硒中毒流行区：双河口村[SHK]、乃尔村[NR]和林本河村[LBH]）。
硒和锌的总浓度
在三个研究区域观察到土壤硒浓度的显著空间变化（图2a）。历史硒中毒流行区的总硒浓度最高（8.67 ± 11.96 mg/kg），分别是长寿区（1.87 ± 2.45 mg/kg）和对照区（0.84 ± 0.63 mg/kg）的4.64倍和10.32倍。在长寿区，79.4%的土壤样本达到了或超过了富硒水平（0.4–3.0 mg/kg），其中17.9%被归类为硒过量。
结论
由于独特的地质环境，安康的历史硒中毒流行区在环境介质（土壤、饮用水、作物和动物源性食物）中的硒浓度显著高于长寿区和对照区。这种环境富集是当地居民极高膳食硒暴露的基础。尽管经过生物可利用性校正后的每日硒摄入量估计值明显低于总硒浓度得出的值
伦理声明
本研究已获得西北农林科技大学自然资源与环境学院的伦理批准。所有参与者在参与研究前均已签署知情同意书。所有程序均为非侵入性操作，所有数据均匿名收集和分析。
作者贡献声明
周飞：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法学、调查、资金获取、概念构思。齐明星：撰写——审稿与编辑、软件使用、方法学、正式分析、数据管理。杜静：方法学、调查、数据管理。任荣新：验证、方法学。梁东丽：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理、方法学、资金获取、概念构思。
未引用的参考文献
Vinceti等人，2019
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者感谢陕西省公共福利地质调查项目（秦巴山区健康地质调查与评估，项目编号202201）、陕西省技术创新指导专项项目（2022QFY09-01）和陕西省博士后研究项目（2023BSHEDZZ141）提供的财政支持。
