印度马哈拉施特拉邦卡鲁河沉积物重金属污染：基于污染指数、健康风险评估与多元统计方法的综合解析

针对印度卡鲁河沉积物重金属污染问题，研究人员通过84个样本的年度监测，结合污染指数（Igeo、EF、CF等）、健康风险评估（HQ、HI、CR）及多元统计方法（PCA、CA），揭示了Fe、Cr、Ni等金属的混合污染来源及儿童健康风险，为流域生态保护提供科学依据。

　　

河流沉积物作为重金属的“汇”与“源”，其污染状况直接威胁水生生态系统和人类健康。印度马哈拉施特拉邦的卡鲁河是当地重要的饮用水和农业水源，但快速城市化与工业活动导致重金属通过工业废水、农业径流等途径进入河流。尽管部分金属如Cu、Zn是生物必需元素，但过量积累会引发肾损伤、神经系统病变甚至癌症。尤其令人担忧的是，沉积物中的重金属可能在环境条件变化时重新释放，造成“二次污染”。然而，卡鲁河沉积物的污染程度、来源及健康风险尚缺乏系统评估。

针对这一科学问题，印度孟买霍米·巴巴国立大学科学研究院环境科学系的研究团队开展了一项为期一年（2023年2月至2024年1月）的深入研究。通过采集7个位点的84份沉积物样本，利用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）分析11种金属浓度，结合污染指数、健康风险评估模型和多元统计方法，全面解析了卡鲁河的污染特征。相关成果发表在《Sustainable Chemistry for Climate Action》上，为发展中国家类似流域的污染治理提供了重要案例。

研究采用的关键技术包括：1）基于美国环保署3050B方法的沉积物消解与ICP-OES检测；2）污染指数计算（如地累积指数I_geo、富集因子EF）；3）健康风险评估模型（非致癌风险HQ、致癌风险CR）；4）多元统计方法（主成分分析PCA、聚类分析CA）。

研究结果

1. 重金属浓度特征：Fe平均浓度最高（70416.416 mg/kg），其次为Mn（717.430 mg/kg）和Zn（187.229 mg/kg）。Cr（109.074 mg/kg）和Ni（76.317 mg/kg）超过沉积物质量指南（SQGs）阈值，下游位点K5污染最显著。

2. 污染指数分析：I_geo显示Zn为“轻度污染”，其他金属未超标；EF值均<2，表明自然来源主导。污染负荷指数（PLI=0.449–0.569）反映整体污染水平较低，但K5位点因工业活动呈现中度污染。

3. 健康风险：儿童经口暴露于Fe的HQ>1，存在非致癌风险；Cr、Ni、Cd的致癌风险（CR）处于可接受范围（10^?6–10^?4），但儿童风险高于成人。

4. 污染来源解析：PCA与CA表明，Fe、Zn、Cr等主要来自混合源（自然风化与工业排放），而As、Hg则与农业活动和交通排放相关。

结论与意义

该研究首次系统评估了卡鲁河沉积物重金属污染的生态与健康风险。尽管当前污染整体可控，但下游工业区（如K5）的Cr、Ni累积和儿童健康风险需引起警惕。研究创新性地结合传统污染指数与多元统计方法，揭示了自然与人为活动的交互影响。其重要意义在于：1）为印度类似河流的基准值制定提供参考；2）警示需加强工业废水监管；3）提出儿童为高风险人群，建议针对性防护措施。未来需持续监测以防止污染加剧，并探索更精准的源解析技术。