评估中非喀麦隆城市巴富萨姆的地下水/地表水质量以及硝酸盐污染带来的健康风险

《Environmental Challenges》：Appraising groundwater/surface water quality and health risk assessment from nitrate contamination in the urban city of Bafoussam, Cameroon, Central Africa

喀麦隆巴富索姆市地下水及地表水质量研究发现，高密度城区因人口增长、露天厕所和垃圾处理不当导致硝酸盐（最高达167mg/L）及大肠杆菌等微生物污染，威胁儿童健康（HQ>1）。水文地质分析显示硅酸盐岩石风化是主要自然过程，但离子交换和人为污染（如渗漏污水、粪便）显著影响水质。建议分离水源与污染源（≥30米），加强水质监测和卫生管理。

　　随着城市化进程的加快，许多发展中国家的主要城市面临着饮用水资源污染和质量下降的严重威胁。在这些城市中，由于市政供水设施不足，地下水和地表水成为人们主要依赖的饮用水来源。本研究对喀麦隆的Bafoussam市地下水和地表水（共50个样本）进行了质量评估，以了解这些水资源的污染情况。研究发现，离子的浓度呈现出明显的趋势：阳离子中Na?>Ca2?>Mg2?>K?（mg/l），而阴离子中HCO??>NO??>Cl?>SO?2?>NO??>F?（mg/l）。主要的水文地球化学特征包括Ca-Mg-HCO?、Na-K-HCO?、Na-K-Cl以及Ca-Mg-Cl-SO?，表明岩石与水的相互作用、矿物风化以及离子交换是影响该地区水化学的主要过程。

通过水质指数（WQI）的分析，所有水样均显示出良好的水质。然而，主成分分析（PCA）、层次聚类分析（HCA）和空间元素分布图显示，密集居住区的硝酸盐污染情况较为严重，某些水样中的硝酸盐浓度甚至高达167 mg/l。硝酸盐污染指数（NPI）进一步表明，大约12%的水样被归类为具有显著的硝酸盐污染。此外，80%的水样中检测到高浓度的大肠杆菌、肠球菌和总大肠菌群，证实了人为污染的存在，尤其是来自化粪池、垃圾填埋场、家禽养殖场、猪舍和污水处理设施等点源的污染。

使用美国环境保护署（USEPA）的健康危害风险评估（HHRA）模型，对硝酸盐的健康危害进行了估算。结果显示，成年人的摄入剂量（CDI）范围为0-0.76（mg/kg/day），而儿童的CDI范围为0-11（mg/kg/day）。健康危害商（HQ_NO3）大于1，表明约30%的年轻人口存在长期摄入过量硝酸盐而导致慢性中毒的风险。这表明，尽管大多数水样质量良好，但某些区域的硝酸盐污染对居民健康构成了潜在威胁。

Bafoussam市位于喀麦隆的西部地区，是该国增长最快的都市中心之一，人口超过50万，其中70%居住在市区。由于市政供水不稳定，超过80%的居民依赖地下水和地表水满足日常饮用和生活用水需求。然而，随着人口的快速增长，广泛的使用化粪池、不良的废物管理以及气候变化的影响，地下水质量面临严峻挑战。联合国世界卫生组织（WHO）指出，由家庭或小型供应商管理的水资源往往缺乏足够的监测和管理，因为这些私人供应商在资金和技术方面存在局限。

Bafoussam市的地质和水文地质特征表明，该地区的地下水主要来源于结晶岩或火山岩，以及风化产物。由于地下水的高溶解性和迁移性，硝酸盐污染在城市中尤为普遍。此外，氯化物和硝酸盐作为人为污染的指示物，被广泛用于水质评估。硝酸盐通常来源于点源，如化粪池泄漏、污水系统、垃圾填埋场等，而非农业活动。然而，研究还发现，一些水样中的氯化物浓度较高，这可能是由于居民对井水进行氯化处理以达到净化目的。

通过统计方法对水样进行了分析，结果表明，水化学特征受到多种因素的影响，包括岩石与水的相互作用、离子交换以及人为活动。在Bafoussam市，由于高人口密度和缺乏有效的废物处理系统，硝酸盐污染尤为严重。此外，某些水样中的微生物污染也显示出较高的浓度，特别是大肠杆菌、肠球菌和总大肠菌群，这进一步验证了人为污染的存在。

本研究还对水样进行了主成分分析和层次聚类分析，以揭示主要的水文地球化学过程。PCA分析表明，硝酸盐和氯化物等污染物在城市中心区域更为集中，这可能是由于这些区域的高人口密度和不当的废物处理所致。HCA分析则进一步支持了这一观点，表明这些区域的水样具有相似的化学特征，主要受到人为活动的影响。空间元素分布图显示，硝酸盐污染主要集中在城市密集区域，而远离城市中心的郊区则显示出较低的污染水平。

研究结果还表明，虽然大部分水样符合WHO的饮用水标准，但某些区域的硝酸盐浓度超过了安全限值。这提示需要对这些区域的水源进行特别关注，并采取措施减少污染。此外，微生物污染的存在也表明，城市中的卫生条件和废物管理需要进一步改善，以减少饮用水中病原体的传播。

总体而言，本研究揭示了Bafoussam市地下水和地表水的质量状况及其污染源。研究结果对当地水资源管理具有重要意义，尤其是在城市化和工业化加速的背景下。建议市政部门采取措施，如提高卫生标准、改善废物处理设施以及加强水源保护，以确保居民能够获得安全的饮用水。同时，居民也应提高对水质问题的认识，采取适当的措施，如煮沸水或寻找其他安全水源，以减少健康风险。未来的研究应包括硝酸盐污染源的同位素追踪和长期监测，以更好地理解和管理该地区的水污染问题。