埃及红海瓦迪加迪尔河口沿海地区的金属污染与辐射风险评估

《Frontiers in Environmental Science》：Metal contamination and radiological risk assessment in the coastal zone of Wadi Ghadir outlet, Red Sea, Egypt

本研究分析了埃及红海瓦迪加adir沿岸25个沉积样本中的九种重金属及放射性核素，发现钡、铬、镍超标，空间分布显示北部高镍、中部高钡铬、南部高铅铜铁，生态风险总体低但局部中风险，放射性核素水平均低于全球安全阈值。方法采用geo-accumulation指数、污染负荷指数及健康风险模型评估，建议加强采矿和旅游污染管控。

　　本文探讨了埃及东南部红海沿岸的Wadi Ghadir河口地区表层沉积物中九种重金属的浓度、空间分布以及对生态和健康的风险。通过对25个采样点的分析，研究发现这些沉积物主要由砂质组成，呈碱性，有机质含量适中。金属浓度排序为Fe > Ba > Cr > Zn > Ni > V > Pb > Cu > Co，其中Ba、Cr和Ni的浓度超过了加拿大土壤质量标准和全球地壳背景值，而其他金属的浓度则处于较低水平。从空间分布来看，Ba、Ni和V的浓度在北侧较高，Co、Cr和Zn则在中部，Pb、Cu和Fe在南侧最为显著。多元分析显示这些金属既来源于自然因素，也受到人为活动的影响。污染指数和富集因子表明Ni和Pb存在一定程度的富集和污染，而地质累积指数（Igeo）和污染负荷指数（PLI）进一步证实了沉积物中污染的严重性。生态风险指数（PERI）和单个元素的生态风险因子（Er^i）均显示整体生态风险较低，但Ni和Pb仍是需要关注的主要污染物。此外，对沉积物中放射性物质的评估表明，232Th、226Ra和40K的浓度均在安全范围内，未对人类健康造成显著的辐射风险。

红海沿岸的沿海区域是蓝色经济的重要组成部分，为渔业、交通、采矿和旅游业提供支持，同时也为生态系统提供栖息地、海岸保护和碳储存等服务。然而，随着旅游业和工业活动的快速发展，这些区域正面临越来越大的压力。这些变化威胁着脆弱的生态系统，特别是珊瑚礁，因此平衡经济发展与环境保护变得尤为重要。重金属污染不仅对海洋生物构成威胁，还可能通过食物链累积，进而影响人类健康。尽管已有研究对红海地区的污染热点进行了初步的映射，但对特定河口的详细评估仍然有限，这使得局部污染源和风险评估仍存在不确定性。

研究还发现，红海沿岸的沉积物可能含有天然放射性物质（NORMs），包括钍、铀和钾的同位素。这些放射性物质在重矿物如锆石和独居石中富集，而红海沉积物中这些矿物的丰富性则归因于侵蚀和搬运过程。辐射暴露受到地质、土壤类型和宇宙活动的影响，可能对生态系统和人类健康产生影响。虽然已有研究报道了红海地区的放射性基线水平，但将放射性物质与重金属污染数据进行整合的研究较少。因此，对红海沿岸沉积物的综合评估有助于更全面地了解其潜在危害。

为了进行生态和健康风险评估，研究采用了多种指数，包括富集因子（EF）、污染因子（CF）、地质累积指数（Igeo）、污染负荷指数（PLI）和生态风险指数（PERI）。这些指数不仅帮助量化重金属污染程度，还提供了污染源和潜在影响的线索。例如，富集因子和污染因子的计算显示Ni和Pb的污染程度较高，而其他金属的污染程度则相对较低。地质累积指数的值表明，这些沉积物中重金属的污染水平可能超过背景值，但整体仍处于可接受的范围。生态风险指数的分析进一步揭示了沉积物对生态环境的潜在影响，其中Ni和Pb的生态风险较高，但整体风险仍被归类为低。同时，对人类健康风险的评估显示，非致癌风险指数（HI）和致癌风险指数（TCR）均处于安全范围内，表明这些沉积物对人类健康的影响较小。

研究还对沉积物中的放射性物质进行了评估，包括吸收剂量率（D_air）、年有效剂量（AED_out和AED_in）、超额寿命癌症风险（ELCR）、外部和内部危害指数（H_ex和H_in）、α指数（I_α）、镭当量（Ra_eq）和γ指数（I_γ）。这些参数的计算结果表明，沉积物中的放射性物质浓度均低于全球参考值，所有放射性指数均在安全阈值内，表明这些沉积物对人类健康没有显著的辐射风险。此外，对主要矿物的分析显示，沉积物中含有丰富的重矿物，如锆石、锡石、磁铁矿、钛铁矿、黄铁矿和石榴石。这些矿物的组成和含量不仅反映了沉积物的来源，还可能对相关产业如钢铁制造、磨料生产以及建筑材料的应用具有重要意义。

综上所述，Wadi Ghadir河口的沉积物在重金属污染方面显示出局部富集和污染，尤其是Ni和Pb，但整体生态和健康风险较低。同时，放射性物质的浓度和相关指数均在安全范围内，表明这些沉积物对人类健康没有显著的辐射风险。研究结果强调了对Ni和Pb污染源进行有针对性管理的必要性，特别是在采矿和旅游活动频繁的区域。此外，建议对沉积物质量进行定期监测，并采取污染控制措施，以保护海洋生态系统和人类健康。通过整合重金属和放射性物质的评估，研究为红海沿岸的环境管理和可持续发展提供了重要的数据支持和科学依据。