巴基斯坦冲积水稻土壤系统中铊污染特征及健康风险评价

针对巴基斯坦冲积水稻区铊(Tl)污染风险不明的问题，研究人员通过地理加权回归(GWR)模型揭示了土壤-水稻系统中Tl的空间异质性累积规律，发现15.5%稻米样本超出FSSAI限值(0.2 mg/kg)，儿童健康风险指数(HI)达29.6%，为南亚水稻安全生产提供重要预警。

　　

铊(Tl)被称为"比铅更隐秘的杀手"，这种高毒性重金属可通过钠钾泵(Na⁺/K⁺)机制在生物体内快速蓄积，引发神经损伤和精神障碍。近年来中国、西班牙等多国频发Tl污染事件，而作为全球第二大水稻生产国的巴基斯坦，其Indus河冲积平原的水稻产区正面临采矿、燃煤等工业活动带来的Tl污染威胁。令人担忧的是，该国尚未建立农业Tl限值标准，且关于Tl在水稻中的迁移规律研究几乎空白。

针对这一严峻问题，中国国家自然科学基金委资助的研究团队在《Environmental Research》发表了突破性成果。研究人员采用地理加权回归(GWR)模型，首次系统评估了巴基斯坦信德省和旁遮普省水稻主产区的Tl污染状况。通过采集土壤-水稻系统样本，结合pH、有机质(SOM)等13项理化指标检测，创新性提出临界阈值(CTT)和负载容量(TLC)概念，并量化了不同暴露途径的健康风险。

关键技术包括：(1)在巴基斯坦两大水稻主产区布点采样；(2)采用ICP-MS测定土壤和稻米组织(根、茎、籽粒)的Tl含量；(3)运用GWR模型解析Tl累积的空间异质性；(4)建立基于美国环保署(USEPA)标准的健康风险评估模型。

【研究结果】

1. 土壤理化特性与铊行为
   研究发现土壤pH(7.2-8.7)呈碱性，促进Tl生物有效性。土壤Tl浓度(0.01-5.89 mg/kg)平均达0.89 mg/kg，显著超过中国背景值(0.58 mg/kg)。

2. 铊在稻米中的累积风险
   稻米Tl含量(0.11-1.78 mg/kg)有15.5%样本超出印度FSSAI标准(0.2 mg/kg)。GWR模型显示土壤Tl与根系Tl呈显著空间正相关(R²=0.68)。

3. 风险区划与健康预警
   确定CTT值为1.2 mg/kg，划分出30.8%的极高风险区。儿童经稻米摄入的HI风险指数(29.6%)远超安全阈值，成人(19.6%)和终身暴露(19%)风险次之。

这项研究开创性地揭示了南亚水稻系统Tl污染的空间分异规律，提出的CTT-TLC评估框架为发展中国家农业重金属管控提供新范式。更值得警惕的是，研究发现即使土壤Tl未超标，碱性条件仍可导致稻米Tl超标，这对全球3.5亿公顷碱性土壤稻区具有警示意义。研究团队呼吁巴基斯坦尽快建立Tl的农业标准，并建议通过调节土壤pH和有机质来阻断Tl进入食物链。该成果为"一带一路"沿线国家应对隐蔽性重金属污染提供了科学样板。