Assessment of heavy metal contamination and health risks in groundwater of Abakaliki Metropolis
尼日利亚阿巴卡利基大都市地下水重金属污染与健康风险评估
期刊：Discover Water，2024，4:118；doi：10.1007/s43832-024-00174
一、摘要总结
以尼日利亚阿巴卡利基城区32处钻井地下水为研究对象，检测pH、锌、铅、铁、铬、硝酸盐六项指标，采用水质指数WQI、HERisk健康风险模型同步评估水体非致癌、致癌健康危害。结果显示水样锌、铁、硝酸盐均值均符合饮用标准，铅、铬平均浓度超标；水质分级显示仅12.5%水样为优质饮用水，56.25%完全不适合饮用。健康风险计算表明当地人群经饮水、皮肤接触重金属存在超标非致癌与致癌风险，儿童暴露风险显著高于成人；线性回归证明口服致癌总风险与WQI存在较强相关性（R²=0.6824），铅、铬是主要风险污染物。研究明确矿区城市化带来地下水重金属污染隐患，可为当地供水管控与公共卫生政策制定提供数据支撑。
二、关键词
地下水；重金属；水质指数WQI；HERisk风险模型；健康风险；铅；铬；矿区城市
三、研究目的
测定阿巴卡利基城区地下水理化与重金属、硝酸盐含量，划分水质等级；分儿童、成人两类人群，分别经口服、皮肤暴露途径量化重金属非致癌、致癌风险；分析水体各指标相关性与主控污染因子；建立WQI与致癌风险关联模型，揭示地下水污染对居民健康危害，提出管控修复建议。
四、研究思路
将研究区划分为4片区，旱季采集32组钻井地下水样品；现场测定pH，原子吸收光谱法检测锌、铅、铁、铬，分光光度法测硝酸盐；加权算术法计算WQI划分水质等级，硝酸盐污染指数NPI评价氮污染程度；依据EPA标准通过HERisk模型计算日均暴露剂量、危害商、危害指数、致癌概率；开展皮尔逊相关、主成分PCA、线性回归统计，解析污染物相互关系、主控因子及水质与健康风险关联规律。
五、研究亮点
研究区地处铅锌成矿带，结合采矿、城市生活复合污染源完整评估地下水重金属污染；区分口服、皮肤两种暴露途径，对比儿童与成人差异化健康风险，证实儿童更易感；同步使用WQI综合水质评价与HERisk定量健康风险两套体系，构建二者回归关联；PCA识别硝酸盐、铬为两大主控污染因子，相关性分析阐明pH调控重金属溶出规律；明确铅、铬是水体核心致害重金属，为矿区城镇饮用水治理提供针对性依据。
六、可延伸方向
扩大采样点位与季节监测，完善时空污染分布特征；增加汞、砷等有毒重金属检测；开展现场水处理小试筛选除铅铬工艺；结合人口暴露参数优化区域健康风险预测模型；探究采矿、垃圾渗滤液、生活污水各污染源贡献占比。
七、测量的数据、对应图表及研究意义
4片区采样点位分布图直观展示全域采样覆盖范围，支撑空间污染对比；
32组水样理化重金属数据表明确超标污染物为铅、铬，其余指标达标；
WQI、NPI统计表量化饮用水不合格占比高达56.25%，硝酸盐仅轻度污染；
分人群、暴露途径的危害指数、致癌概率表格，定量儿童风险远高于成人，全域均存在超标致癌隐患；
皮尔逊相关矩阵揭示pH与铅、铬、铁显著正相关，铁与锌高度同源；
PCA方差与载荷图证明硝酸盐、铬分别是两大污染主控因子；
WQI与致癌风险线性回归图证实水质越差口服致癌风险越高。
八、研究结论
阿巴卡利基矿区城市地下水整体水质恶劣，超七成水样不适合直接饮用；铅锌矿风化淋溶、城市污水管网腐蚀是铅、铬超标主要来源，锌、铁、硝酸盐浓度满足饮用限值；重金属口服、皮肤接触均带来超标非致癌、致癌风险，儿童器官发育不完善，暴露危害远大于成人；水体pH升高会提升铅、铬、铁溶解度，加剧地下水重金属污染；硝酸盐、铬分别主导两类污染主成分，WQI可较好反映口服途径致癌风险；当地亟需配套重金属净水设施，常态化地下水监测并开展居民用水安全科普。