哈马丹农村地区饮用水-土壤-农产品中氟化物迁移链的健康风险评估及蒙特卡洛模拟研究

本研究针对伊朗哈马丹农村地区饮用水、土壤及农产品（番茄、黄瓜、洋葱、土豆）中氟化物（F）污染问题，通过SPADNS法和离子选择电极（F-ISE）技术测定浓度，结合蒙特卡洛模拟评估健康风险。结果显示高氟区饮用水F浓度达3.5±0.5 mg/L，土壤110.5 mg/kg，且与农作物F含量显著正相关（R=0.8）。风险指数（HI）显示儿童暴露量超安全阈值（HQ>1），证实氟中毒风险，为区域公共卫生干预提供科学依据。

　　

氟化物作为地壳中天然存在的微量元素，在低浓度下对预防龋齿有益，但过量摄入会导致氟斑牙、骨骼畸形甚至神经系统损伤。世界卫生组织（WHO）规定饮用水氟化物上限为1.5 mg/L，但伊朗哈马丹农村地区因地质活动和农业化肥使用，地下水氟浓度长期超标。这一问题因当地居民依赖地下水和自产农作物而加剧，形成"水-土壤-食物"迁移链，但相关健康风险缺乏系统性评估。

哈马丹医科大学健康社会决定因素研究中心联合多家机构的研究团队，首次对该地区饮用水源、土壤及四种主要农作物（番茄、黄瓜、洋葱、土豆）中的氟化物进行全链条检测，并采用蒙特卡洛模拟量化健康风险。研究选取26口农村水井，按季节采集水样，通过SPADNS法（磺胺偶氮Ⅲ分光光度法）测定氟浓度；同步采集高氟区（4 mg/L）和低氟区（0.3 mg/L）的土壤及农作物样本，使用离子选择电极（F-ISE）检测生物样本氟含量。通过计算估计日摄入量（EDI）和危害商数（HQ），结合10,000次蒙特卡洛迭代评估不确定性风险。

氟化物在饮用水源中的空间分布
地理信息系统（GIS）制图显示，旱季最高氟浓度达4 mg/L（超标2.7倍），88%水样超WHO标准。值得注意的是，旱季平均浓度（1.3 mg/L）低于冷季（1.6 mg/L），可能与地下水位季节性波动导致的地质溶出差异有关。

土壤-农作物系统中的氟迁移
高氟区土壤平均氟含量（110.5±0.03 mg/kg）显著高于低氟区（98.05±0.02 mg/kg）。农作物中番茄氟积累最高（2.38±0.15 mg/kg），洋葱次之（1.89 mg/kg），黄瓜最低（0.39±0.05 mg/kg）。Spearman相关性分析揭示水氟浓度与农作物氟含量的强关联性，其中黄瓜相关性最强（R=0.8, P=0.001），证实灌溉水是农作物氟污染主要来源。

健康风险评估结果
儿童夏季总氟暴露量达145.6 μg/kg/day，超过参考剂量（RfD=60 μg/kg/day）2.4倍。蒙特卡洛模拟显示，高氟区儿童95%分位HI值达5.56（成人3.54），远超安全阈值（HI=1）。敏感性分析表明，水氟浓度对风险贡献度达78%，而体重（BW）呈负效应。

该研究首次证实哈马丹农村存在完整的氟化物环境-食物链暴露途径，饮用水贡献70%以上摄入量。尽管研究受限于单一时点采样和局部地理范围，但其建立的IDW空间模型为高风险区域定位提供工具。作者建议采用活性氧化铝吸附或反渗透技术进行饮水除氟，同时推广富钙饮食以拮抗氟毒性。这项发表于《Scientific Reports》的成果为发展中国家类似地质特征区域的氟风险管理提供了范式，尤其对儿童这一敏感人群的公共卫生干预具有指导意义。