摩洛哥Saiss盆地地下水硝酸盐污染的水文地球化学特征及健康风险评估

本研究针对摩洛哥Saiss盆地地下水面临的气候变化和人为污染问题，通过熵权水质指数(EWQI)和危害商数(HQ)评估了季节性水质变化及硝酸盐(NO3?)的健康风险。结果表明，地下水化学受矿物溶解/沉淀和阳离子交换控制，旱季NO3?浓度升高导致水质恶化，儿童非致癌风险是成人的两倍。研究为区域安全供水提供了科学依据。

　　

在全球水资源短缺和污染加剧的背景下，地下水作为重要的淡水资源，其质量与人类健康密切相关。摩洛哥Saiss盆地作为主要农业区，长期面临气候变化和人为活动导致的地下水污染问题，其中硝酸盐(NO₃^?)污染尤为突出。NO₃^?浓度超标不仅影响水质，还可能引发婴幼儿高铁血红蛋白血症和成人慢性疾病。然而，该地区此前缺乏对地下水化学过程及健康风险的系统研究。为此，研究人员开展了这项综合研究，旨在揭示水文地球化学机制并评估NO₃^?的健康风险，成果发表于《HydroResearch》。

研究团队采用熵权水质指数(EWQI)评估季节性水质变化，通过PHREEQC软件计算饱和指数(SI)分析矿物相态，并利用危害商数(HQ)模型量化NO₃^?的非致癌风险。研究基于2018年旱雨两季采集的47个采样点共94份地下水样品，检测了pH、电导率(EC)、NO₃^?、Cl^?等参数。

3.1 水文地球化学特征
数据显示，地下水呈弱酸性至碱性(pH 6.4-8.54)，NO₃^?浓度在雨季和旱季分别达7.14-323.61 mg/L和3.75-259 mg/L，超半数样本超过WHO标准(50 mg/L)。NO₃^?/Cl^?比值(雨季平均2.49)表明农业活动是主要污染源，而北部城区的高Cl^?和NO₃^?则反映污水渗漏影响。

3.3 空间聚类分析
热图分析显示NO₃^?与pH呈负相关，低pH区域的高NO₃^?可能与硝化细菌释放质子有关。雨季中NO₃^?、Ca²⁺和总溶解固体(TDS)聚为一类，反映岩石风化的贡献。

3.4 饱和指数与地球化学过程
SI值揭示石膏(CaSO₄·2H₂O)和硬石膏(CaSO₄)在雨季未饱和而旱季过饱和，表明季节性矿物沉淀差异。氯碱指数(CAI)显示55-70%样本存在直接阳离子交换(Ca²⁺被Na⁺替代)，Gibbs图进一步证实岩石风化主导水化学演化。

3.5 熵权水质指数
EWQI显示雨季66%样本水质良好，而旱季该比例降至51%，且6.38%样本达"极差"等级。水质恶化与旱季NO₃^?浓度升高相关，北部和东部区域风险最高。

3.6 健康风险评估
HQ值揭示儿童非致癌风险是成人的两倍，雨季55-91%样本存在风险。值得注意的是，部分EWQI分类"良好"的样本仍呈现健康风险，凸显单一水质指数评估的局限性。

该研究首次系统阐明了Saiss盆地地下水化学受矿物溶解和阳离子交换控制的机制，证实旱季水质恶化与NO₃^?积累相关。通过结合EWQI和HQ模型，研究不仅量化了季节性健康风险差异，还为农业区地下水管理提供了新思路。特别是儿童群体更高的易感性提示需优先实施防控措施，如优化氮肥施用和改善污水处理。未来研究可进一步探讨气候变化对NO₃^?迁移转化的长期影响，为可持续水资源管理提供依据。