印度比拉斯布尔沉积物重金属分布与生态风险评估：对人类健康的潜在威胁解析

推荐：研究人员针对印度比拉斯布尔城市发展区沉积物中Mn、Cu、Pb等10种重金属污染问题，通过288份复合样本分析，结合XRF、ICP-MS等技术及Igeo、PERI等指数评估，发现As、Cr、Mn等元素污染显著，儿童经口摄入风险突出，为区域生态治理与健康防护提供科学依据。

　　

随着全球工业化与城市化进程加速，重金属污染已成为威胁生态系统和人类健康的重大环境问题。印度作为快速发展的新兴经济体，其城市土壤中重金属浓度普遍高于国际标准，而比拉斯布尔作为恰蒂斯加尔邦的重要工业城市，密集分布着热电厂、煤矿洗选厂和钢铁企业，长期面临重金属通过大气沉降、废水排放等途径在沉积物中富集的风险。这些不可降解的毒性元素不仅会通过食物链在生物体内累积放大，更可能导致心血管疾病、神经系统损伤甚至癌症。

印度地质调查局（Geological Survey of India）中央区域实验室的研究人员针对这一问题，系统采集了比拉斯布尔五大城市发展区的288个沉积物复合样本，采用X射线荧光光谱（XRF）、石墨炉原子吸收光谱（GF-AAS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等技术，分析了锰（Mn）、砷（As）等10种重金属的空间分布特征。通过地累积指数（I_geo）、污染因子（C_f）和潜在生态风险指数（PERI）等多维度评估模型，结合主成分分析（PCA）和层次聚类（HCA）等统计方法，揭示了污染来源与健康风险。

研究首先建立了2 km×2 km网格化采样体系，将1152个单元样本整合为288个复合样本，确保数据代表性。技术方法上，重点采用XRF测定主要元素氧化物，GF-AAS检测镉（Cd），ICP-MS精准分析砷（As），并通过美国环保署（US EPA）标准评估健康风险。

重金属浓度特征显示，Mn平均浓度达900.97 mg/kg，显著超出US EPA限值（<300 mg/kg），As（15.99 mg/kg）超限5倍以上。空间上，工业区附近的Koni-Sakri地带出现As异常高值（114.41 mg/kg），交通干道沿线铅（Pb）污染突出。

污染状态评估发现，As的I_geo均值达1.047，属中度-强度污染，Pb在Bilha地区呈现强污染热点。污染因子（C_f）显示As>Cr>Mn>Ni>Cu的污染序列，其中As在Arpa-Kurung河生态敏感区的C_f值达3.346，存在显著人为输入。

健康风险分析表明，儿童经口摄入As的HQ值（0.643）接近警戒线，总危害指数（HI）达0.999，较成人（0.165）高6倍。虽然整体非致癌风险可控，但As、Pb的持续累积可能引发长期健康隐患。

污染溯源通过PCA和HCA锁定三大来源：工业排放（Cu-Cr-Ni簇）、交通源（Pb-Zn簇）和农业输入（As-Hg-Cd簇）。特别发现热电厂飞灰是Mn、As的重要载体，而煤矿洗选废渣导致Ganiyari地区Cr超标。

这项发表于《Environmental Pollution and Management》的研究，首次系统揭示了比拉斯布尔沉积物重金属的生态与健康风险格局。其创新性在于将网格化采样与多指标评估结合，为发展中国家工业城市的污染治理提供了范式。研究建议对飞灰堆场实施化学稳定化处理，并建立稻米As含量监测体系，这些措施对保障"印度粮仓"的可持续发展具有重要实践意义。