《Journal of Food Composition and Analysis》：Multi-element characteristics of drinking water and food crops in Keshan disease areas, Shaanxi Province, China
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本研究针对陕西克山病（KD）高发区环境中多元素缺乏的成因及健康风险，系统分析了饮用水、粮食作物、土壤和岩石中30余种元素的含量特征。研究发现病区饮用水和作物中硒（Se）、锰（Mn）、钼（Mo）等必需元素显著缺乏，居民日均硒摄入量（1.32 μg/天）仅为推荐值的2.2%；蒙特卡洛模拟揭示砷（As）和铬（Cr）存在累积性健康风险。研究首次通过相关性分析证实病区元素缺乏与基岩-土壤-作物系统的地球化学迁移规律密切相关，为地方病防治提供了关键环境地球化学依据。
在中国东北至西南延伸的一条狭长地带，一种名为克山病（Keshan disease, KD）的地方性心肌病曾严重威胁居民健康。患者常出现心源性休克、脑栓塞等严重症状，死亡率一度高达80%。尽管研究表明硒（Se）缺乏与该病密切相关，且补硒措施显著降低了发病率，但并非所有低硒地区都会爆发克山病，提示可能有多重环境因素共同作用。
为揭开这一谜团，一项发表于《Journal of Food Composition and Analysis》的研究聚焦于中国克山病典型病区——陕西省咸阳市和铜川市，开展了一项系统的环境地球化学调查。研究人员采集了当地饮用水、主要粮食作物（玉米、马铃薯、小麦）及其对应的土壤和岩石样本，分析了30多种元素的含量，并采用蒙特卡洛模拟（Monte Carlo simulation, MCS）评估了健康风险。
关键技术方法概述
研究团队在病区和非病区（陕西柞水县）共采集88份样本（病区70份，非病区18份），涵盖饮用水、作物、土壤和岩石。元素检测采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子荧光光谱（HG-AFS）等高精度技术。健康风险评估融合了确定性模型和概率性MCS，重点分析了硒摄入量及砷、铬等重金属的潜在风险。通过相关性分析、聚类分析（HCA）和灰色关联分析（GRA）揭示了元素在环境介质中的迁移规律。
研究结果
3.1. 元素含量特征
饮用水样本
病区饮用水呈中性至弱碱性（pH 7.65），总硬度以中硬水为主。硒含量均值仅0.33 μg/L，低于国家饮用水标准（10 μg/L）。与非病区相比，病区水样中锰、钼、铁等元素显著偏低，而锶、砷等元素较高。相关性分析显示，饮用水中的硒、钡、铁、镓含量与基岩呈显著正相关，表明基岩风化是水化学特征的主要控制因素。
粮食作物样本
玉米、马铃薯和小麦中硒含量均值分别为0.96 mg/kg、0.11 mg/kg和0.49 mg/kg，均处于缺乏状态。病区作物中锰、铯、铷等元素含量普遍低于非病区，而铬、铅等重金属虽未超标，但蒙特卡洛模拟提示其存在潜在累积风险。
3.2. 每日膳食矿物质摄入
居民日均硒总摄入量仅1.32 μg，仅为中国营养学会推荐值（60 μg/天）的2.2%。尽管重金属摄入量未超过安全阈值，但砷、铬通过饮水和作物的联合暴露风险需高度关注。
3.3. 健康风险评估
饮用水风险
确定性评估显示所有样本危害指数（HI）均低于1，但MCS表明32.1%的样本存在风险（HI>1），砷（贡献率42.3%）和铬（25.1%）是主要风险因子。
粮食作物风险
作物中重金属的目标危害商（THQ）均低于1，但MCS揭示24.7%的样本存在风险，铬（35.8%）和砷（28.3%）为主要贡献元素。
3.4. 环境元素含量影响因素
饮用水元素来源
聚类分析将16种元素（如镉、硒、锶等）归为同一来源组，证实基岩成分主导水化学组成。灰色关联分析进一步验证土壤pH值对作物元素吸收具有关键影响。
粮食作物元素来源
土壤中硫、铅、铬等元素与作物硒含量关联度最高（灰色关联度>0.89），表明土壤元素有效性直接影响作物营养品质。
结论与意义
本研究揭示了陕西克山病区环境中多元素（尤其是硒）缺乏的地球化学根源，并首次通过概率评估量化了砷、铬的潜在健康风险。结果表明，单一补硒策略可能不足以完全防控克山病，需同步关注饮用水重金属污染治理及土壤元素平衡调控。研究为地方病区环境干预提供了精准靶点，提出的“基岩-土壤-作物-人体”健康风险链模型可为全球类似地区提供参考。
