反复煮沸水中硝酸盐浓度升高对人类健康风险的量化评估：基于单变量回归与蒙特卡洛模拟的研究

本研究针对反复煮沸饮用水导致硝酸盐(NO3)浓度升高的公共卫生问题，通过实验分析30份水样（含自来水与合成标准溶液）在多次煮沸过程中的硝酸盐动态变化。采用DR 5000TM UV-Vis分光光度法测定浓度，结合单变量回归建立煮沸次数-浓度模型，并运用EPA推荐的HQ（危害商数）方法与蒙特卡洛模拟进行健康风险评估。结果显示每煮沸循环使硝酸盐浓度增加0.75 mg/L（R2=0.64），所有年龄组HI（危害指数）均值>4.19，远超EPA安全阈值（HI=1），证实反复煮沸会显著增加致癌与非致癌风险。该研究为修订饮用水安全指南提供了重要实验依据。

　　

在茶文化盛行的地区，人们习惯将水反复煮沸用于冲泡饮品，却鲜少关注这一日常行为可能带来的健康隐患。硝酸盐作为2A类致癌物（国际癌症研究机构IARC认定），其在水中的浓度变化与多种疾病相关，包括婴儿高铁血红蛋白血症和消化道癌症。伊朗戈勒斯坦省作为食管癌高发区，当地居民既面临膳食硝酸盐暴露风险，又普遍存在重复利用煮水的生活方式，这种双重暴露的公共卫生意义亟待量化评估。

戈勒斯坦医科大学环境健康研究中心的研究团队设计了一项对照实验，采集15份自来水与15份含50 mg/L硝酸钾的标准溶液，通过六阶段煮沸程序（1500 mL→500 mL逐次浓缩），采用DR 5000^TM UV-Vis分光光度法精确测定各阶段硝酸盐浓度。运用单变量回归分析煮沸次数与体积缩减对浓度的影响，并基于美国环保署(EPA)慢性每日摄入量(CDI)模型计算危害商数(HQ)，结合蒙特卡洛模拟进行概率风险评估。

【水样采集与煮沸处理】
实验设置梯度煮沸方案：初始1500 mL水样经五次煮沸后最终浓缩至500 mL，每个阶段记录体积缩减率与硝酸盐浓度变化。合成水样组用于验证极端条件下的浓度效应。

【硝酸盐浓度与煮沸参数的关联】
单变量回归显示煮沸次数与硝酸盐浓度呈显著正相关（β=0.75 mg/L/循环，p<0.001），而剩余水量与浓度呈负相关（R²=0.68）。自来水经五次煮沸后硝酸盐浓度从0.56±0.08 mg/L升至4.59±2.00 mg/L，增幅达8.2倍；合成水样则从50.00±0.00 mg/L升至159.58±29.19 mg/L。

【健康风险评估结果】
• 危害商数分析：所有年龄组HQ值均突破EPA安全阈值（HQ=1），成人最高达6.982，婴儿为2.850
• 蒙特卡洛模拟：各年龄组危害指数(HI)均值>4.19（95%CI:3.87-4.53），成人因终身暴露风险最突出
• 敏感性分析：硝酸盐浓度(CNO₃)、每日摄入量(IR)和暴露时长(ED)是驱动风险的关键参数

讨论部分指出，煮沸导致的硝酸盐浓缩效应在自来水与合成水样中均呈现剂量-反应关系，证实蒸发是核心机制。该研究首次量化了家庭煮沸行为对硝酸盐暴露的放大效应：即使初始浓度符合WHO标准（50 mg/L），经典型茶饮制备流程（约3次煮沸）即可使HQ值超过安全线。特别值得注意的是，戈勒斯坦地区居民同时面临膳食硝酸盐与煮沸水双重暴露，可能解释该地区食管鳞状细胞癌(ESCC)的高发病率。

这项研究为修订饮用水安全指南提供了关键数据支持，建议公共卫生部门开展针对性干预：①教育高风险人群（尤其是育龄妇女与婴幼儿照顾者）关于反复煮沸的风险；②研发可替代的家庭水处理方案；③重新评估现行硝酸盐限值在煮沸场景下的适用性。未来研究需扩展至真实生活环境，考察茶多酚等物质对硝酸盐毒性的调节作用，并建立更精确的多途径暴露模型。