《Environment International》：Compounding hazards posed by wildfires, flooding, and resource extraction: Assessing multimedia metal(loid) exposures and risk in rural, southwestern U.S. Populations
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本研究针对气候变化与资源开采叠加背景下美国西南农村地区居民面临的金属（类）暴露健康风险问题，通过蒙特卡洛概率评估模型，系统分析了野火及后续洪水事件对土壤、沉积物和室内外灰尘中砷（As）、铅（Pb）等8种金属（类）经口摄入、吸入和皮肤接触等多途径暴露的致癌与非致癌风险。研究发现，洪水显著增加了居民区土壤中Pb和Cu的浓度，儿童通过室外灰尘摄入砷是主要的暴露途径，导致其致癌风险超出可接受水平（每万名儿童增加1.6例癌症病例）。研究强调了在资源开采型农村社区开展以社区为中心的环境健康研究和基于自然的解决方案对于应对气候挑战、降低环境暴露与健康风险至关重要。
在全球气候变化加剧的背景下，极端天气事件如野火和洪水发生的频率和强度日益增加，这对人类健康构成了严重威胁，尤其是在那些本就因工业活动而环境脆弱的地区。美国西南部的农村社区，长期依赖资源开采作为经济支柱，却也因此承受着遗留污染与气候灾害叠加的双重负担。这些社区往往基础设施不足，环境监测数据匮乏，居民，特别是儿童，可能正暴露于未知的健康风险之中。然而，目前关于复合气候灾害如何影响农村地区多种环境介质（如土壤、灰尘、沉积物）中重金属和类金属（统称金属（类））的迁移转化，并最终影响居民健康的风险评估研究仍十分有限。传统风险评估多聚焦于单一介质或单一事件，可能低估了实际的暴露风险。因此，迫切需要一个更全面、更贴近现实的研究，来揭示这些交织在一起的复杂风险。
为了回答这些关键问题，由亚利桑那大学环境科学与健康风险实验室的Zain Alabdain Alqattan、God’sgift N. Chukwuonye、Camille Tinerella、Miriam Jones和Mónica D. Ramírez-Andreotta组成的研究团队，在《Environment International》上发表了一项题为“Compounding hazards posed by wildfires, flooding, and resource extraction: Assessing multimedia metal(loid) exposures and risk in rural, southwestern U.S. Populations”的研究。该研究采用了一种结合社区参与和先进统计模型的创新方法。研究人员与美国亚利桑那州吉拉县迈阿密镇和格洛布市的社区成员合作，建立了社区环境咨询委员会，共同确定了研究问题和采样地点。研究的关键技术方法主要包括：1）环境样本采集与分析：在2022年10月后，系统采集了受2021年“Telegraph-Mescal”野火及后续洪水影响的非居民区沉积物（3个深度）和居民区表层土壤（0–2 cm）、室内及室外灰尘样本，共计78个公共地点和37个私人地点。样品经过干燥、研磨后，采用微波消解（U.S. EPA方法3051a）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）分析了砷（As）、镉（Cd）、铜（Cu）、铬（Cr）、铅（Pb）、锰（Mn）、镍（Ni）和锌（Zn）等8种具有已知毒性的金属（类）浓度。灰尘样本则使用鬼影擦拭法（NIOSH方法NMAM 7302）采集和处理。2）暴露与风险评估模型：研究核心采用了蒙特卡洛概率评估方法，通过Oracle Crystal Ball软件进行了10,000次模拟。模型计算了儿童（1-6岁）和成人通过 ingestion（摄入）、inhalation（吸入）和 dermal（皮肤接触）三种途径的日均暴露剂量（Average Daily Dose, ADD）和终身日均暴露剂量（Lifetime Average Daily Dose, LADD）。在此基础上，依据U.S. EPA指南，计算了每种金属（类）的 Hazard Quotient（HQ，危害商）和所有金属（类）加和的 Hazard Index（HI，危害指数）以评估非致癌风险；计算了 Increased Excess Lifetime Cancer Risk（IELCR，增量终身致癌风险）和累积 Target Cancer Risk（TCR，靶标致癌风险）以评估致癌风险。评估考虑了居民区和非居民区、洪水影响区与未影响区等多种场景。3）统计分析：使用非参数检验（如Kruskal-Wallis检验、Wilcoxon检验）分析了不同深度、不同地点（如 flooded vs. unflooded）金属（类）浓度的显著性差异，并使用R语言进行数据可视化和分析。
研究结果
3.1. 非居民区沉积物和居民区土壤与灰尘样本
分析结果显示，所有样本的砷（As）浓度均超过了美国环保局（U.S. EPA）基于致癌风险的区域筛查水平（RSL，0.68 mg kg-1）。居民区土壤中，37.8%的样本铅（Pb）浓度超过了加州环保局（CALEPA）修改后的RSL（80 mg kg-1）。对比受洪水影响和未受影响的居民区土壤，只有铅（Pb）和铜（Cu）的浓度存在显著差异（p ≤ 0.05），洪水后浓度更高。在灰尘样本中，铬（Cr）、铜（Cu）、砷（As）、锰（Mn）和铅（Pb）在室外灰尘中的浓度显著高于室内。部分室外灰尘（13.9%）和室内灰尘（27.8%）样本的铅负载量分别超过了美国住房和城市发展部（HUD） porch floor 和美国环保局室内地板灰尘铅行动水平。
3.2. 暴露评估
暴露评估表明，成人的日均暴露剂量（ADD）主要来源于居民区土壤的摄入和皮肤接触。而儿童的ADD则主要受室外灰尘的摄入和吸入影响。对于终身日均暴露剂量（LADD），除铅（Pb）外，成人和儿童的其他致癌金属（类）均主要与室外灰尘相关，儿童的铅暴露也高度依赖于室外灰尘。
3.3. 风险表征
3.3.1. 居民区和非居民区的非致癌危害
在居民区，儿童对砷（As）、锰（Mn）、铅（Pb）的HQ均值超过了阈值1，表明存在非致癌风险。儿童的总危害指数（HIt）远超过0.1的阈值，表明多种金属（类）共同作用导致非致癌健康影响的可能性显著增加。成人的HIt也超过了0.1。而非居民区的风险均低于关注水平。
3.3.2. 受洪水和未受洪水影响居民区的危害商和危害指数
在受洪水影响的居民区，儿童的HQFlooded residential对铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）和锰（Mn）均大于1，其HI指数更是远超安全限值一个数量级以上，表明洪水事件显著加剧了儿童的非致癌健康风险。
3.3.3. 居民区和非居民区的致癌风险
仅在居民区场景下，儿童因砷暴露导致的IELCR就达到了1.5 × 10-4，即每10,000名儿童中增加1.5例癌症病例，超过了U.S. EPA认为“不可接受”的风险水平（10-4）。成人的致癌风险则处于可接受范围内（10-6至 10-4）。总体累积致癌风险（TCR）对于儿童而言，主要驱动力是室外灰尘中砷的摄入。
3.3.4. 居民区受洪水和未受洪水影响区域的致癌风险
虽然在受洪水影响区域，儿童因铅暴露带来的致癌风险有所升高，但所有情景下的总TCR均处于可接受范围内。不过，受洪水影响区域的儿童致癌风险比未受影响区域高出一个数量级。
3.3.5. 基于暴露途径确定癌症类型发生风险
通过分析特定暴露途径的IELCR，研究发现对儿童而言，最主要的癌症风险终点是砷暴露导致的肺癌。所有致癌金属（类）的累积效应预测，每10万名儿童中可能增加5例肺癌病例。
研究结论与意义
本研究通过精细化的蒙特卡洛概率风险评估模型，揭示了在美国西南部资源开采型农村社区，复合气候灾害（野火-洪水）与工业遗留污染交织，对居民，尤其是儿童构成了显著的健康威胁。研究的核心结论是：室外灰尘是儿童金属（类）暴露和健康风险的关键介质，其中砷通过室外灰尘的 incidental ingestion（无意摄入）是驱动儿童不可接受致癌风险的主要因素。洪水事件则进一步放大了这种风险，显著提高了居民区土壤中铅和铜的浓度，并导致儿童的非致癌危害指数（HI）大幅超标。
这项研究的重要意义在于：首先，它突破了传统风险评估常局限于单一介质或单一事件的局限，提供了一个更全面、更贴近真实世界的风险评估框架，强调了在多介质、多途径、复合灾害背景下进行综合风险评估的必要性。其次，研究明确指出了儿童是气候变化背景下环境健康风险的最脆弱人群，其行为模式（如手口活动频繁）和生理特点（如代谢系统未完全发育）使其对灰尘中的污染物尤为敏感。这一发现为优先保护儿童健康提供了强有力的科学依据。此外，研究采用了社区参与式研究方法，与当地社区共同开展研究并将结果有效反馈，不仅增强了研究的针对性和可信度，还直接促成了当地采矿企业自愿加入环境修复计划，体现了将科学研究转化为实际环境行动和公共卫生干预的巨大潜力。
最后，研究呼吁亟需建立除铅之外的其他金属（类）在灰尘中的筛查标准或行动水平，并为面临类似气候与环境挑战的农村社区提供了可行的解决方案方向，如实施基于自然的洪水分流设施、加强社区环境监测以及持续开展以社区为中心的环境健康教育与沟通。总之，这项研究不仅深化了我们对复合气候灾害健康风险的理解，也为制定更具韧性和公平性的环境公共卫生政策提供了关键的科学证据和实践路径。
