埃塞俄比亚大裂谷地区地下水氟污染概率健康风险评估:揭示非致癌性健康效应的群体易感性

【字体: 时间:2025年08月06日 来源:Scientific Reports 3.9

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  本研究针对埃塞俄比亚大裂谷地区地下水氟污染问题,通过两季采样分析Adama市与Wenji Gefersa镇地下水氟浓度(0.3-38 mg/L),结合慢性每日摄入量(CDI)和皮肤吸收剂量(DAD)模型,首次量化了不同年龄段人群(婴儿、儿童、青少年、成人)的非致癌性健康风险(THI)。结果显示70%样本氟浓度超WHO标准(1.5 mg/L),99%儿童和75%婴儿存在显著健康风险,为制定区域性除氟策略提供了关键证据。

  

在非洲之角的地质奇观——东非大裂谷延伸带上,埃塞俄比亚的居民正面临一场看不见的健康威胁。这里的地下水因火山岩地质作用富含氟化物,虽然微量氟能预防龋齿,但过量摄入却会导致氟斑牙、氟骨症,甚至影响儿童认知发育。令人担忧的是,当地居民长期依赖这些氟污染水源,而关于不同人群的健康风险却缺乏系统评估。

为解开这一公共卫生难题,埃塞俄比亚水资源研究所(Ethiopia Institute of Water Resources, Addis Ababa University)联合瑞典隆德大学等机构的研究团队,在《Scientific Reports》发表了一项突破性研究。他们选取裂谷核心区的Adama市和Wenji Gefersa镇作为观测点,采用离子选择电极法(ISE)测定两季地下水氟浓度,结合美国环保署(USEPA)健康风险评估模型,首次绘制了从婴儿到成人四大群体的风险图谱。

研究团队运用三项关键技术:1)地理信息系统(ArcGIS)空间分析确定采样点分布;2)离子选择电极(ISE)配合总离子强度调节缓冲液(TISAB)精确测定氟浓度;3)基于体重、暴露时长等参数的蒙特卡洛模拟,计算慢性每日摄入量(CDI)和皮肤吸收剂量(DAD),最终通过总危害指数(THI=HQoral+HQdermal)评估风险。

地下水氟浓度

数据显示Wenji Gefersa镇年均氟浓度达23 mg/L,是WHO标准的15倍,而Adama市为1.9 mg/L。季节波动显著:Wenji镇旱季最高浓度达38 mg/L,远超导致骨骼变形的阈值(4 mg/L)。

健康风险评估

THI分析揭示惊人差异:Wenji镇儿童THI均值达130.36,意味着每日摄入量(1.53 mg/kg)超过安全限值(RfD=0.06 mg/kg/day)25倍。婴儿风险(THI=21.71)尤为突出,因其体重轻且代谢系统未发育完全。

空间相关性

氟浓度与海拔(p=0.028)和井深呈负相关,证实地质构造是主要污染源。Adama市井深每增加1米,氟浓度降低0.31 mg/L(p<0.05),这为打井深度选择提供了科学依据。

这项研究首次量化了裂谷地区氟暴露的年龄梯度风险:99%儿童、75%婴儿面临不可逆健康损害,而现行埃塞俄比亚标准(3 mg/L)显然不足。作者呼吁优先对Wenji镇实施本地化除氟技术(如骨炭过滤),同时修订国家标准以保护敏感人群。研究为实现联合国可持续发展目标(SDG 3健康与福祉、SDG 6清洁饮水)提供了数据基石,其风险评估框架也可推广至全球其他氟污染热点地区。

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