瑞典地下水中元素时空分布特征及其与神经退行性疾病区域分布的相关性研究

本研究针对瑞典地下水重金属暴露与神经退行性疾病（NDD）的潜在关联，通过2018-2022年4241个监测站点数据，揭示了Cu、Zn等元素热点区与多发性硬化症（MS）和帕金森病（PD）患病率的弱-中度正相关性（MS与Cu+Zn：R2=0.342；PD与Zn+EC：R2=0.416），为环境暴露与NDD的机制研究提供新视角。

　　

在瑞典，约50%的饮用水来自地下水，其质量受自然地质过程和人为活动的双重影响。近年研究发现，铝(Al)、镉(Cd)、铜(Cu)等重金属可能与多发性硬化症(MS)和帕金森病(PD)等神经退行性疾病(NDD)的发展相关，但地下水作为暴露途径的研究仍存空白。瑞典吕勒奥理工大学团队Katelyn M.A. Mellgren等人在《Journal of Hydrology: Regional Studies》发表研究，首次系统揭示瑞典地下水元素分布与NDD的空间关联。

研究采用地质调查局(SGU)2018-2022年4241个监测站数据，通过QGIS空间插值和主成分分析(PCA)解析元素分布规律，结合瑞典神经疾病登记系统2023年区域患病率数据，采用加权回归模型探究关联性。关键技术包括：1) 基于逆距离加权法(IDW)的空间插值；2) 主成分分析(PCA)解析元素共变特征；3) 人口加权的区域元素暴露评估；4) 多元线性回归分析疾病关联性。

3.1 PCA结果

PCA显示土壤含水层(GW-Soil)中电导率(EC)、SO₄-S与Ca、Mg强相关，反映碳酸盐风化主导；而岩石含水层(GW-RockA)中Si、K与pH正相关，指示硅酸盐风化作用。Fe-Mn在浅层地下水中的共变提示氧化还原条件的影响。

3.2 地下水分布特征

Cu、Zn在韦姆兰省(V?rmland)出现>100 μg/L热点；Fe在南部秋季浓度可达10 mg/L，显著高于基岩含水层。电导率在岩层水(>75 mS/m)普遍高于土壤水，反映更长滞留时间导致的离子富集。

3.3 疾病回归分析

MS患病率与Cu+Zn组合呈弱相关(β_Zn=0.304, β_Cu=0.381)，PD则与Zn+EC中度相关(β_Zn=0.411, β_EC=0.527)。尽管Pb、Al等元素未进入最终模型，但其独立弱相关性提示潜在协同效应。

4.2 讨论与意义

该研究首次建立瑞典地下水化学与NDD的空间关联框架，发现Zn在两种疾病中的核心关联特征。局限性包括：1) 时间分辨率不足（地下水数据仅5年跨度）；2) 未考虑个体迁移史和饮食暴露；3) 缺乏Se等保护性元素数据。未来需结合土壤-作物系统分析和前瞻性队列验证。这项探索性研究为环境神经毒理学提供了重要的地理流行病学证据，推动了对NDD多因素病因学的理解。