尼日尔三角洲石油污染区水体重金属致癌与非致癌健康风险评估：对多年龄组人群的暴露威胁与管控启示

本研究针对尼日尔三角洲石油开采区地下水重金属污染问题，通过分析113份水样中As、Pb、Cd等10种重金属含量，采用WQI、Cdeg、PLI等多指标评估体系，并结合USEPA健康风险模型，发现Pb、Cd、Ni、Fe严重超标，所有样本对婴幼儿至成人均存在致癌（CR>10??）与非致癌（HI>1）风险，尤以婴幼儿经口摄入和皮肤暴露最为脆弱，为区域水质治理和公共卫生干预提供关键科学依据。

　　

在资源丰富却生态脆弱的尼日尔三角洲，数十年的石油勘探与开采活动在推动经济发展的同时，也埋下了深远的环境健康隐患。工业排放、管道泄漏和石油 spills 使大量持久性有毒污染物，尤其是重金属，渗透至土壤和含水层，严重破坏了当地宝贵的地下水资源。这些污染物通过饮用水和日常用水途径进入人体，可能引发从器官损伤到癌症等一系列严重健康问题，构成了该地区重大的公共卫生和环境危机。尽管先前研究已证实该区域地下水存在重金属、烃类和盐度升高的问题，但将总体污染数据转化为不同暴露途径（口服与皮肤）和不同年龄人群（婴儿、儿童、青少年、成人）的特定健康风险，仍是一个亟待填补的知识空白。为此，研究人员在尼日利亚埃多州和克罗斯河州的石油污染易发社区开展了这项深入调查，旨在定量评估当地水质及相关的健康风险，其成果发表在《Journal of Trace Elements and Minerals》上。

为达成研究目标，团队采用了多重技术方法。研究共采集了113份水样，源自106口钻孔、5口手工挖掘井和1处地表水源（克罗斯河的两个Ovonum点），采样点选择采用了混合的目标性-机会性策略，重点关注原油管道沿线居民区及石油/天然气工业活动显著区域。样品采集遵循APHA-AWWA-WEF标准程序，使用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、镍(Ni)、锌(Zn)、铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、银(Ag)十种重金属进行了分析。水质评估采用了水质量指数(WQI)、污染程度(C_deg)、污染负荷指数(PLI)和Nemerow污染指数(P_n)等多指标体系。健康风险评价则严格遵循美国环境保护署(USEPA)协议，计算了慢性每日摄入量(CDI)、危害商(HQ)、危害指数(HI)和致癌风险(CR)，并区分了口服与皮肤两种暴露途径以及对婴儿、儿童、青少年和成人四个年龄组的影响。

3.1. 水样中重金属水平

分析结果显示，水样中的重金属浓度呈现出复杂的分布特征。砷(As)浓度范围从低于检测限(

3.2. 水质量指数(WQI)

WQI评估将水质进行了分类，结果显示在113个水源中，仅有13个被列为“良好”，55个为“差”，31个为“极差”，14个为“不适合使用”。这意味着高达88%的水样需要经过某种程度的处理才能安全使用，凸显了该地区水质的普遍恶化。

3.3. 污染指数

污染因子(CF)分析明确将铅(Pb)、镉(Cd)、镍(Ni)和铁(Fe)列为最重要的污染物。污染程度(C_deg)值范围在4.23至16.27之间，大多数样本(83个)显示为中度污染，29个为低度污染，一个河流样本(OV2)指示了相当程度的污染。污染负荷指数(PLI)值范围在0.10至0.46之间，全部低于阈值1，表明所评估的重金属总体上未造成污染。Nemerow污染指数(P_n)值范围在1.24至2.28之间，表明存在轻度污染。这些指数共同表明，水质危机并非由普遍的多种金属污染导致，而是由少数几种毒性极强的参数严重超标所驱动。

3.4. 人类健康风险

健康风险评价揭示了严重的公共健康威胁。慢性每日摄入量(CDI)计算表明，口服途径的摄入量普遍高于皮肤暴露途径，且总摄入量(TMCDI)遵循婴儿 > 青少年 > 儿童 > 成人的顺序，婴儿因其体重较轻而面临最高单位体重暴露量。危害商(HQ)分析显示，平均而言，除镉(Cd)外，单个金属的风险均低于安全阈值(HQ<1)，但具体地点分析揭示了更严峻的情况：对婴儿，铅(Pb)的HQ在63个采样点通过口服和总暴露途径超过1；对儿童，镉(Cd)通过皮肤暴露和总暴露途径分别在15个和30个采样点构成风险。危害指数(HI)分析表明，所有水样对所有年龄组均存在非致癌风险(HI > 1)，风险顺序为婴儿 > 青少年 > 儿童 > 成人。最令人担忧的是致癌风险(CR)，所有计算出的风险值均超出了USEPA的可接受范围(1×10^-6至1×10^-4)。多元素总平均致癌风险(TMCR_m)从高到低依次为：婴儿(1.80×10^-2) > 青少年(1.35×10^-2) > 成人(8.91×10^-3) > 儿童(6.15×10^-3)。对总癌症负担的贡献排名为：镍(Ni) > 铁(Fe) > 砷(As) > 铬(Cr) > 镉(Cd) > 铅(Pb)。

4. 结论与讨论

本研究得出结论，尼日尔三角洲研究社区的水资源受到严重损害，其污染特征并非广泛的多种污染物，而是少数几种剧毒金属，即铅、镉、镍和铁的严重超标。这造成了即时和长期的健康威胁，婴儿和青少年面临的风险最大。WQI和污染指数证实了水质的普遍退化，健康风险评估则量化了相关的致癌和非致癌风险，所有样本均对从婴儿到成人的所有年龄组构成威胁，且风险水平不可接受。皮肤吸收途径的显著贡献强调，威胁不仅限于饮用水，还包括用于洗澡和家庭用途的水。这种情况与其他受严重影响地区发现的严重风险相呼应，迫切需要采取全面、有针对性的修复和公共卫生干预措施。未来的研究应优先开展金属形态分析、污染源解析、流行病学关联研究以及长效监测，并开发适用于社区规模的成本效益高、文化上适宜的修复技术。该研究为理解尼日尔三角洲与石油相关活动的复杂环境影响提供了关键数据，并为优先处理最危险污染物和保护最脆弱人群的政策和行动提供了科学依据。