西非布基纳法索中西部地区不同土地利用方式下土壤潜在有毒元素污染状况与生态毒性风险评估

本研究针对布基纳法索中西部Guido地区因手工金矿开采和农业活动导致的土壤潜在有毒元素(PTEs)污染问题，通过采集226份表层土壤样本，采用ICP-MS分析技术结合生态风险指数(RI)、毒性单位(∑TU)和毒性风险指数(TRI)等新型评估方法，揭示了As、Ag、Cd等元素的污染特征及来源，为发展中国家土壤环境质量评估提供了重要案例。研究证实手工金矿开采是主要污染源，对当地生态系统和食品安全构成威胁。

　　

在非洲撒哈拉以南地区，传统农业向集约化种植和手工金矿开采的转型正引发严重的环境问题。布基纳法索作为西非内陆国家，其快速扩张的手工金矿开采活动采用原始工具和汞等有毒物质，导致周边土壤中潜在有毒元素(Potentially Toxic Elements, PTEs)积累，威胁着当地脆弱的生态系统和以农业为主的经济形态。更严峻的是，当地农民常在未评估土壤污染状况的情况下继续耕作，使得重金属通过食物链进入人体，可能造成不可逆的健康损害。然而，针对这类发展中地区的系统性土壤环境质量研究仍十分匮乏。

为填补这一研究空白，布基纳法索国家环境与农业研究所水资源-土壤-植物实验室的研究团队在Guido村开展了创新性研究。他们采集了226份表层土壤样本（涵盖农田、菜园、手工金矿等5种土地利用类型），采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定8种PTEs的生物有效浓度，运用R模式因子分析(RFA)解析污染来源，并创新性地结合传统生态风险指数(RI)与新型毒性评估指标(∑TU和TRI)进行综合评价。样本覆盖700公顷区域，采样密度为每200平方米1个点，所有分析均通过加拿大标准参考物质(CRM)验证，数据质量可靠。

研究结果揭示了多项重要发现。在污染特征方面，土壤中Cu、As、Ni平均浓度分别达123.9±92、43.2±54.2和55.1±28.1 mg kg^-1
，显著超过上陆壳平均值(UCC)。空间分布显示西部矿区污染最严重，富集因子(EF)分析表明As(EF=39)、Ag(EF=33.1)和Cu(EF=24.9)富集程度最高。来源解析通过RFA识别出两个主成分：PC1(61.6%方差)包含Ag、As等6种元素，与手工金矿活动密切相关；PC2(17%方差)仅含Pb，主要来自农业活动。特别值得注意的是，手工金矿对Cu、As的 anthropogenic贡献分别达86%和79%，远高于其他土地利用类型。

在风险评估方面，研究取得突破性进展。生态风险指数(RI)显示23%样本达中度风险(150≤RI<300)，矿区部分点位甚至出现极高风险(RI>600)。创新性应用的毒性风险指数(TRI)与∑TU显示出极强相关性(r²

0.9)，证实这些新指标对土壤毒性评估的有效性。具体而言，50%矿区样本∑TU>4（重度毒性），11%样本TRI>20（高风险），这些点位集中分布在矿区周边，与RI高风险区高度重叠。

这项发表在《Journal of Trace Elements and Minerals》的研究具有多重重要意义。方法学上，首次在西非地区系统验证了∑TU和TRI在土壤评估中的适用性，为发展中国家提供了实用工具。实践层面，明确手工金矿是主要污染源，为政府监管提供了靶向区域。更深远的是，研究警示即使PTEs浓度未超过最大允许浓度(MAC)，其复合毒性效应仍可能威胁生态系统健康，这对热带地区土壤环境标准的制定具有启示作用。该研究模式可推广至布基纳法索其他矿区及类似发展中国家，对实现联合国可持续发展目标(SDGs)中的"负责任的消费和生产"以及"陆地生态保护"具有重要参考价值。