《Marine Pollution Bulletin》：Multi-index and multivariate assessment of heavy metal contamination and ecological risks in the largest deltaic Estuary of South Asia
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孟加拉湾 Meghna 河口表面沉积物中十种重金属污染特征及生态风险研究。通过 ICP-MS 分析 Hatiya、Chandpur 和 Bhola 三个站位，发现 Hatiya 重金属累积最显著，As 和 Cd 污染指数（Igeo）分别达 4.28 和 5.49，结合 EF、CF、PLI 和 NPI 指数证实人为输入主导。生态风险评估显示整体中度风险，Hatiya 和 Chandpur 风险等级高于 Bhola，源解析表明农业径流和上游工业排放为主要污染源。
Md. Kamal Hossain | Khadijatul Kubra Riya | Abdullah Al Jubaer | Takaomi Arai | Norhayati Ngah | Jimmy Yu | M. Belal Hossain
土壤与环境研究部门，BCSIR实验室，达卡，孟加拉国科学与工业研究委员会（BCSIR），达卡-1205，孟加拉国
摘要
尽管梅格纳河三角洲在生态和社会经济方面具有重要意义，但对重金属污染及其相关生态风险的全面评估仍然有限。本研究旨在：(i) 对三个主要河口区域（Chandpur、Hatiya和Bhola）的地表沉积物中的十种重金属进行量化；(ii) 使用综合污染指数评估污染水平和生态风险；(iii) 通过多元分析确定污染源。对Hatiya、Chandpur和Bhola的沉积物进行ICP-MS分析后发现，这些地区的重金属含量存在空间差异，其中Hatiya地区的金属积累量相对较高。富集因子和地质累积指数（Igeo）数据显示，砷、硒和汞的污染程度为中等到严重，尤其是在Hatiya和Chandpur地区。Chandpur地区的汞污染指数（Igeo）为5.49，属于高度污染；而Hatiya地区的硒污染指数（Igeo）超过4。砷的污染因子表明存在显著污染，Hatiya和Chandpur地区的污染负荷指数均大于1，这证实了人为因素的影响。生态风险评估表明该河口面临中等程度的生态风险，其中Hatiya和Chandpur受到的影响更大。Nemerow污染指数也指出Hatiya和Chandpur是污染热点，这可能与农业径流和上游工业废水有关。Bhola地区的污染程度相对较低，主要受自然因素影响。
引言
重金属包括必需的微量元素（如铁、锌和铜），以及高毒性元素（如铅、镉和汞），由于它们的持久性和生物累积性，对水生生态系统构成了严重威胁（Pan和Wang，2012；Zhang等人，2024）。在沿海和河口环境中，重金属污染主要来源于人为因素：与冶金、电镀和燃料燃烧相关的工业废水，以及农业径流和生活污水，这些因素导致了复杂的污染模式，显著改变了沉积物的质量（Burakov等人，2018；Zhang等人，2020）。自然地质来源与人类活动的相互作用决定了这些污染物的空间和时间分布，通常导致城市化河口沉积物中的金属浓度升高（Islam等人，2018；Briffa等人，2020；Kinuthia等人，2020）。
重金属沉积在沉积物中，持续存在并成为二次污染源。在特定的环境条件下，如pH值和氧化还原电位的变化，这些金属可以重新释放到水柱中，增加其对水生生物的生物可利用性，并通过食物链导致生物放大效应（Pandey等人，2018；Hou等人，2024；Qin和Tao，2022）。重金属的毒性可能导致水生生物出现生理和生化紊乱，甚至导致敏感物种的繁殖失败、基因突变和种群减少（Cheng等人，2012；Du等人，2022）。
全球范围内的研究已经广泛评估了水生生态系统中的重金属污染和生态风险。Yu等人（2020）报告称，海蟹中的镉含量和虾中的铜含量超过了欧盟的安全限值，表明海洋物种对人类健康的威胁大于淡水物种。Zhang等人（2024）指出，尽管水质符合标准，秦皇岛海域的底栖生物中汞、砷和镉的富集仍存在潜在的生态危害。Macklin等人（2023）发现，长期暴露于采矿相关金属排放的生物种群数量几乎是尾矿坝事故影响生物种群数量的50倍。Nebula湖沉积物中的痕量金属变化主要受有机物、人为输入、盐度和颗粒大小的影响（Zhang等人，2023）。Han等人（2024）强调了大沽河河口沉积物中重金属积累带来的重大生态风险，而Yan等人（2022）则报告了茂尾海沉积物中的风险较低。Ding等人（2023）记录了开封某些河流的严重污染情况，强调了采取针对性控制措施的必要性。
河口地区支持高生物生产力，为水生生物提供了重要的栖息地，但正日益受到重金属、农药、持久性有机化合物和碳氢化合物等污染物的威胁。工业化进程的加速、城市扩张和农业活动的加剧共同加剧了全球沿海生态系统的污染压力（Rahman等人，2020；Xia等人，2011；Vijaya Kumar等人，2022）。重金属通常与富含有机物的细粒沉积物结合，这些沉积物成为污染的储存库。在环境条件变化（如氧气耗尽或酸化）的情况下，沉积物中的金属可能会释放到水中，从而增强其毒性和生物可利用性（Pan和Wang，2012）。不同的评估技术，如地质累积指数（Igeo）、污染因子（CF）和污染负荷指数（PLI），被用于量化河口沉积物中的污染水平和生态风险（Pandey等人，2018）。
孟加拉国的梅格纳河三角洲是一个生物生产力高且具有重大社会经济价值的生态系统，但越来越容易受到重金属污染的影响。作为国家重要鱼类（Tenualosa ilisha）的主要繁殖和育苗场所，该河口支持着丰富的水生生物、渔业和当地生计（Hossain等人，2023）。然而，周边地区的快速工业化、城市扩张和农业活动的加剧引发了人们对沉积物质量和生态健康的严重担忧（Rahman等人，2020；Guo等人，2014；Alam等人，2021）。
尽管梅格纳河三角洲在生态和经济上具有重要意义，但在将金属分布、污染源识别和生态风险评估相结合的综合评估中，其作用仍被忽视。虽然现有研究已经调查了水中的重金属（Safiur Rahman等人，2021；Hasan等人，2021）、沉积物中的重金属（Siddique等人，2021；Haq等人，2022；Bhuiyan等人，2025）以及生物体内的重金属（Sarker等人，2021；Hossain等人，2022），但多种有毒金属的累积影响及其来源-富集-风险之间的关系仍不够明确，尤其是在梅格纳河下游地区（Ahmed等人，2021；Islam等人，2023；Bhuiyan等人，2025）。为填补这一知识空白，本研究旨在：
I.量化三个生态重要地点（Hatiya、Chandpur和Bhola）地表沉积物中十种重金属和痕量金属（砷、硒、铅、镉、钴、铬、铜、锰、镍、汞）的浓度
II.使用多种污染指数（包括EF、Igeo、CF、PLI和Nemerow污染指数）评估污染水平；
III.应用风险指数（RI）和多元统计技术评估潜在的生态风险，以确定可能的污染源和风险模式。这些结果将有助于有效进行环境监测、污染缓解和梅格纳河三角洲及全球类似河口的可持续管理。
研究区域和采样
研究区域和采样
梅格纳河三角洲位于恒河三角洲的最东端（20°30′–22°N，91°45′–92°15′E），东临Hatiya岛，西接Bhola，北靠Greater Noakhali，南濒孟加拉湾。该河口由来自印度东部的Surma河和Kushiyara河汇合而成，从Chandpur附近的上游梅格纳河过渡到与Padma河汇合后的下游梅格纳河，最终注入孟加拉湾。该河口属于热带气候
梅格纳河三角洲沉积物中的重金属浓度
梅格纳河三角洲地表沉积物中砷（As）、硒（Se）、铅（Pb）、镉（Cd）、钴（Co）、铬（Cr）、铜（Cu）、锰（Mn）、镍（Ni）和汞（Hg）的浓度在三个研究地点（Hatiya（H）、Chandpur（C）和Bhola（B）之间存在明显的空间差异（图2和表S3）。
Hatiya地区的沉积物中大多数元素的浓度最高。砷（As）的范围为3.02至6.53 mg/kg，平均值为4.55 ± 1.33 mg/kg；硒（Se）的平均值为0.11 ± 0.04 mg/kg；铅（Pb）的浓度在8.47至12.03 mg/kg之间
结论
本研究评估了梅格纳河三角洲沉积物中的重金属污染情况，重点关注三个关键地点：Hatiya、Chandpur和Bhola。使用ICP-MS分析十种重金属（砷、硒、铅、镉、钴、铬、铜、锰、镍和汞）发现，污染水平存在显著的空间差异。Hatiya地区的重金属浓度最高，尤其是砷（As）和镉（Cd），这表明该地区存在较高的人为污染源和富集效应。
作者贡献声明
Md. Kamal Hossain：资源获取、调查、数据分析、概念构思。
Khadijatul Kubra Riya：撰写初稿、数据分析。
Abdullah Al Jubaer：方法论设计、调查、数据分析、资源协调。
Takaomi Arai：撰写与编辑、资源提供。
Norhayati Ngah：撰写与编辑、资源协调。
Jimmy Yu：撰写与编辑、资源提供。
M. Belal Hossain：撰写与编辑、撰写初稿、概念构思。
致谢
感谢我们的实验室同事在采样过程中提供的帮助，包括Md. Azizur Rahman、Md. Tanvirul Ehsan和Md. Rahim Easin。
