华北平原典型农业灌区地下水中新兴污染物的环境健康与人体暴露风险评估

华北平原农业灌区长期面临农药与抗生素残留引发的地下水污染问题。本研究通过蒙特卡洛模拟（Monte Carlo）评估了磺胺类（SAs）、莠去津衍生物（ATZs）等污染物的生态与健康风险，揭示废水灌溉区污染物浓度高达316 ng/L（为其他区域3.5-17.1倍），虽未发现直接人体健康风险，但为农业驱动型地下水污染治理提供了关键数据支撑。

　　

华北平原作为中国粮仓，长期依赖高强度农业活动维持产量，但伴随而来的是农药、抗生素等新兴污染物（Emerging Contaminants, ECs）通过灌溉渗入地下水的隐忧。这些物质包括难以降解的磺胺类抗生素（Sulfonamides, SAs）、莠去津（Atrazine, ATZ）及其衍生物，甚至可能通过食物链富集威胁人体神经系统和生殖健康。更严峻的是，华北平原曾长期将废水作为灌溉水源，导致污染物在土壤-地下水系统中持续迁移。然而，现有研究多聚焦城市工业污染，对农业活动驱动的地下水污染缺乏系统认知。

为此，中国农业科学院等机构的研究团队选择石家庄市典型农业灌区展开调查，成果发表于《Journal of Hazardous Materials》。研究通过三期田间采样（覆盖不同作物生长期），检测了9种抗生素/农药及3种氟化物浓度，结合蒙特卡洛模拟（Monte Carlo simulation）量化风险。样本来自栾城区（LC）、藁城区（GC）等4个区域，总面积1694.76 km²
，涵盖不同灌溉历史的地块。

关键方法

1. 空间分层采样：按作物生长周期（4月、5月、7月）采集地下水样本，覆盖废水灌溉区与非废水区；
2. 多污染物联检：采用色谱技术分析4类抗生素、5种农药及氟化物，检测限低至0.1 ng/L；
3. 风险建模：通过蒙特卡洛模拟评估生态风险商（Risk Quotient, RQ）及人体每日暴露量（Estimated Daily Intake, EDI）。

研究结果

污染物水平与分布特征

• 氟化物浓度均低于检测限（0.1 ng/L），而抗生素/农药混合浓度峰值达538 ng/L。
• 莠去津衍生物（ATZs）和磺胺类（SAs）占比最高，最高浓度分别为507 ng/L和43 ng/L。
• 长期废水灌溉区污染物总浓度（316 ng/L）显著高于其他区域，空间差异达3.5-17.1倍。

生态与健康风险

• 生态风险：ATZs和SAs的RQ值显示中高风险，可能干扰水生生物内分泌系统；
• 人体暴露：尽管污染物广泛检出（ATZ检出率100%），蒙特卡洛模拟表明当前浓度下无直接健康风险。

讨论与意义
该研究首次系统揭示了华北平原农业灌区地下水中ECs的分布规律：废水灌溉史是主导污染源，而土壤-含水层吸附过滤作用延缓了污染物迁移。尽管未发现直接人体风险，但抗生素残留可能加速抗性基因（ARGs）传播，氟化物的低检出则反映其强吸附特性。研究为制定农业面源污染管控策略提供了科学依据，尤其建议优先监管ATZs和SAs的农业使用。未来需结合生物标志物追踪长期低剂量暴露的潜在效应，以完善风险评估体系。