尼日利亚哈科特港土地利用对地下水质量的影响评估：重金属污染与水文地球化学特征分析

本研究针对尼日利亚哈科特港（PHC）城市化进程中土地利用对地下水质量的复合影响，通过系统采样和多元统计分析，揭示了Ca–Mg–Cl–SO4 型水化学特征及Pb、Cr、Cd等重金属超标问题。研究首次量化了工业、商业、住宅和偏远区域的地下水污染差异，结合WQI（水质指数）和PI（污染指数）评估，为沿海城市水资源管理提供了关键数据支撑。

　　

在尼日利亚快速城市化的背景下，哈科特港（Port-Harcourt）作为石油工业核心区，面临着严峻的地下水污染挑战。这座位于尼日尔三角洲的沿海城市，其浅层含水层系统因工业排放、垃圾渗滤液和海水入侵等多重压力而持续恶化。更令人担忧的是，当地居民高度依赖地下水作为饮用水源，而此前研究缺乏对城市不同功能区污染差异的系统评估。

针对这一科学问题，来自尼日利亚高校的研究团队在《Solid Earth Sciences》发表了一项突破性研究。通过采集36个采样点的地下水样本，覆盖住宅、商业、工业及偏远区域，结合原子吸收光谱（AAS）、离子色谱和多元统计方法，首次揭示了哈科特港地下水化学的空间分异规律。研究团队创新性地将水质指数（WQI）与污染指数（PI）联用，量化了人类活动对地下水系统的胁迫程度。

关键技术方法包括：1）原位测定pH、EC（电导率）、TDS（总溶解固体）等参数；2）原子吸收光谱法检测Pb、Cu、Zn、Cr、Cd等重金属；3）主成分分析（PCA）解析污染来源；4）Piper三线图划分水化学类型；5）基于WHO标准的WQI和PI计算模型。

3.1 物理化学参数
数据分析显示，所有区域地下水均呈弱酸性（pH 5.0-6.4），工业区SO₄
^2?
（8.76 mg/L）和NO₃
^-
（4.76 mg/L）浓度最高，表明工业排放是主要污染源。离子优势序列为Ca>Mg>K>Na和Cl>HCO₃

SO₄
NO₃
，其中Cl^-
含量（均值101-104 mg/L）证实存在海水入侵。

3.2 重金属评估
重金属污染呈现显著空间差异：住宅区Cr（0.34 mg/L）超标6.8倍，偏远区Pb（0.53 mg/L）超WHO标准17倍，工业区Cd（0.032 mg/L）达临界值。值得注意的是，传统认为污染较轻的偏远区域反而出现Pb峰值，可能与露天垃圾场淋滤有关。

3.3 统计分析
PCA提取的7个主成分（累计解释83%方差）显示：因子1（24.3%）关联Na⁺
、Mg²⁺
与盐度，因子2（14.2%）反映硅酸盐风化，因子4（11.4%）指向垃圾渗滤液输入的Cl^-
-Pb-Cu组合。这证实了人为活动与自然过程的协同影响。

3.5 水质指数
WQI值（28.05-37.19）将全区水质划为"D级"（较差），污染程度排序：住宅区>商业区>工业区>偏远区。而HPI（249-431）、HEI（20.9-30.7）和Cd（15.9-25.7）三项污染指数均显示"高度污染"，颠覆了传统认知中工业区污染最严重的假设。

这项研究的意义在于建立了土地利用类型与地下水污染的定量关联，特别是揭示了非工业区重金属污染的隐蔽性。研究提出的Ca–Mg–Cl–SO₄
水化学模型，为沿海三角洲城市的水质预警提供了新范式。数据表明，即使符合常规水质标准的区域，也可能因Cd、Pb等累积性毒物构成长期健康风险。该成果对发展中国家资源型城市的可持续发展具有警示价值，建议将重金属污染纳入市政供水系统的常规监测指标。