基于正矩阵因子分解与蒙特卡洛模拟的河流系统污染源解析及健康风险评价——以土耳其阿布达尔河流域为例

本研究针对土耳其阿布达尔河流域水体的潜在有毒元素(PTEs)污染问题，整合正矩阵因子分解(PMF)源解析与蒙特卡洛模拟(MCS)健康风险评估技术，揭示了自然地质过程、农业径流和城市活动三大污染源贡献，证实砷(As)为关键风险因子，其致癌风险(CR=2.92E-04)虽在可接受范围，但16.15%儿童暴露场景仍存在非致癌风险(HI=7.35E-01)，为半城市化流域精准治理提供新范式。

　　

在城市化与农业活动加剧的背景下，河流系统正面临前所未有的污染压力。土耳其阿布达尔河流域作为萨姆松大都会区百万人口的饮用水源，其水质安全直接关系到公共健康与生态稳定。然而，该流域长期受到农业径流、城市生活污水及工业排放的多重威胁，尤其是潜在有毒元素(PTEs)如砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)等可能通过生物累积作用引发慢性疾病。传统水质评估方法难以区分自然地质过程与人为污染的贡献，更缺乏对健康风险不确定性的量化分析，这正是本研究要突破的科学难题。

Giresun大学的研究团队创新性地将正矩阵因子分解(PMF)与蒙特卡洛模拟(MCS)相结合，首次对阿布达尔河流域开展系统性污染源-健康风险耦合评价。通过2023年丰枯两季采集的10个地表水样，检测14种PTEs浓度（Cd 0.13 μg/L至Ca 72842 μg/L），运用水质指数(WQI)、重金属污染指数(HPI)等评估工具，结合PMF源解析和MCS不确定性建模，揭示了三大关键发现：

关键技术方法
研究采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定PTEs浓度；通过Student's t检验分析季节性差异；利用正矩阵因子分解(PMF)解析污染源贡献率；基于美国环保署(USEPA)健康风险模型计算危害商(HQ)、危害指数(HI)和致癌风险(CR)；采用蒙特卡洛模拟(MCS)量化参数不确定性，执行10,000次迭代评估风险阈值超越概率。

研究结果

**1. 季节性P