沙特阿拉伯干旱浅层含水层中痕量金属污染的时空动态：基于污染指数、健康风险模型与多元统计的综合评估

为解决干旱地区浅层含水层痕量金属(TM)污染问题，研究人员通过污染指数(HPI/HEI/Cd)、健康风险模型(HI/CR)和多元统计方法，揭示了沙特阿拉伯Khulais地区地下水的季节性(PM/PRM)和空间污染特征。结果表明：蒸发作用导致PRM季金属富集，下游区域受盐水入侵影响显著，所有样本均存在致癌风险(CR>10-4)，需优先处理。该研究为干旱区水资源管理提供了科学依据。

　　

在全球水资源危机背景下，干旱区浅层含水层的痕量金属污染问题日益严峻。沙特阿拉伯作为典型干旱国家，其地下水不仅面临蒸发导致的盐度升高，还承受着工业、农业活动带来的重金属污染压力。以往研究多关注单一季节或局部区域，缺乏对污染时空动态的系统解析。更棘手的是，这些金属通过饮用水途径引发的健康风险长期被低估。

针对这一科学问题，King Abdulaziz University（沙特阿拉伯阿卜杜勒阿齐兹国王大学）的研究团队在《Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C》发表了一项开创性研究。他们采用多学科交叉方法，通过采集106份季节性样本（PM/PRM各53份），结合14种痕量金属检测、电导率(EC)和pH测定，首次构建了Khulais地区浅层含水层的污染全景图。研究创新性地整合了重金属污染指数(HPI/HEI/C_d)、美国环保署(USEPA)健康风险模型（非致癌风险HI和致癌风险CR），以及主成分分析(PCA)等多元统计技术，揭示了污染驱动机制。

研究结果呈现三大核心发现：

1. 季节性动态：PRM季平均EC值(5238 μS/cm)显著高于PM季(4775 μS/cm)，53%监测井出现水位下降，证实蒸发是金属富集的关键因素。污染指数显示PRM季综合污染程度比PM季高47%。
2. 空间分异规律：下游沿海井呈现Sr、B特异性富集（与海水入侵相关），而上游和下游区域整体污染程度比中部高2.3倍，形成"哑铃型"污染格局。
3. 健康风险：所有样本HI值>1（儿童暴露风险达成人2.8倍），且CR值均超过USEPA安全阈值(10^-4)，其中As、Cr贡献率达79%的致癌风险。

通过PCA解析出四大污染来源：盐水入侵/蒸发作用（B、Sr）、铁锰氧化物还原溶解（Fe、Mn、Zn）、硅酸盐风化及农业活动（Cu、Mo）。该研究不仅建立了干旱区含水层金属污染评估的新范式，更提出了"季节性差异化处理"的治理策略，为全球类似区域的水安全提供了关键技术支撑。研究团队特别强调，必须在水资源分配前建立多级净化系统，尤其是针对PRM季高污染水体的砷、铬靶向去除技术开发应作为优先方向。这项成果对实现联合国可持续发展目标(SDG6)具有重要实践意义。