孟加拉国孟加拉湾科克斯巴扎尔沿岸泥鳅栖息地沉积物中的重金属污染：利用确定性和概率性方法进行生态和人类健康风险评估

《Regional Studies in Marine Science》：Heavy metal contamination in sediment of mudskipper habitat along the Cox’s Bazar, Bay of Bengal, Bangladesh: Ecological and human health risk assessment using deterministic and probabilistic approaches

本研究评估了孟加拉湾 Cox’s Bazar 海岸线九个泥鳅栖息地沉积物中重金属污染及生态健康风险，发现铁、锰、镍和锌含量较高，镉和铬在 Keary Ghat 和 Bodir Jetty 居然较高，但空间差异未达显著水平（ANOVA p>0.05）。主成分分析显示重金属间存在强正相关（p<0.05），聚类分析分为两大类群。APCS-MLR 指出农业和养殖是主要污染源，但港口活动、工业废水等也起作用。Igeo 和 EF 分析表明大部分金属处于“实际无污染”状态，仅局部镉中度污染。污染负荷指数（PLI）和潜在生态风险指数（PERI）均低于1，显示整体低生态风险。确定性健康风险评估显示儿童通过摄入沉积物中铬和镉面临较高非致癌风险，但所有人群致癌风险均属可接受范围。蒙特卡洛模拟验证了这一结果，Keary Ghat 健康风险突出。研究建议持续监测铬和镉以支持海岸生态管理。

　　

作者：Md. Simul Bhuyan、Mohammad Ismail、A.J.M. Morshed、Md. Tariqul Islam、Vinmoy Mondal 机构：孟加拉国海洋研究所（Bangladesh Oceanographic Research Institute），科克斯巴扎尔（Cox’s Bazar），邮编4730

摘要

重金属（HMs）会在栖息于沿海沉积物中的底栖生物（如弹涂鱼）体内积累，这不仅对生态环境构成威胁，还可能通过人类食用这些生物而对人类健康造成直接危害。本研究评估了孟加拉国科克斯巴扎尔沿海九个弹涂鱼栖息地沉积物中的重金属污染情况以及相关的生态和人类健康风险。沉积物中以铁（Fe）、锰（Mn）、镍（Ni）和锌（Zn）为主，铜（Cu）、铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）和钴（Co）的含量较低。Keary Ghat和Bodir Jetty地区的污染风险相对较高，但各站点之间的空间差异在统计学上并不显著（ANOVA，p > 0.05）。金属元素之间存在强烈的正相关关系（p < 0.05），表明它们可能有共同的污染来源；层次聚类分析将各站点分为两大类，基于相似的重金属分布特征。APCS-MLR分析结果表明，农业和水产养殖是该地区沉积物中重金属的主要来源；然而，港口活动、海上交通、小型工业以及废水排放也在一定程度上促进了污染，尤其是在近岸和码头周边区域。Igeo分类显示大多数金属“基本未受污染”，但镉（Cd）在某些站点（Bodir Jetty和Keary Ghat）表现出中等程度的污染，这一结论得到了EF分析的支持。污染负荷指数低于1，表明整体污染程度较低；潜在生态风险指数显示“生态风险较低”，其中镉（Cd）是主要污染源。确定性人类健康风险评估（HHRA）显示，儿童因摄入铬（Cr）和镉（Cd）而面临较高的非致癌风险，尽管成人和儿童的危害指数均低于1。概率蒙特卡洛模拟结果进一步证实了HHRA的发现，指出Keary Ghat地区的健康风险较高。总体而言，沉积物中的重金属污染程度较轻，需要持续监测铬（Cr）和镉（Cd）的含量，以实现可持续的环境管理。

引言

重金属（HMs）是天然存在的元素，具有较高的原子量和密度，其持久性、毒性和生物累积性引发了严重的全球环境和公共卫生问题（Bhuyan等，2024a；Bhuyan等，2024b；Hossain等，2025；?ncü等，2025）。即使在微量浓度下，重金属也会干扰水生生物的生理功能，影响其生长和繁殖，并诱发氧化应激（Al Mazed等，2023；Yacoubi等，2023；Yacoubi等，2024）。长期暴露可能导致有毒元素在可食用生物体内积累，从而通过饮食途径对人类健康构成风险，包括神经系统疾病、肾脏功能障碍、胃肠道并发症和癌症（Siddique等，2024；Erdo?an等，2024）。 由于人类活动（如工业排放、城市径流、拆船作业、水产养殖扩张和集约化农业实践）的增加，沿海和河口环境特别容易受到重金属污染（Hossain等，2025；Ismail等，2025）。在这些环境中，沉积物成为重金属的主要储存库，尤其是含有高有机质的细颗粒沉积物，这些颗粒会促进金属的吸附和积累（Pandit等，2024a；Pandit等，2024b；Kubra等，2022；Kubra等，2023）。虽然沉积作用最初可以降低金属的生物可利用性，但在pH值、氧化还原电位和水动力条件变化等物理化学条件下，沉积物可能成为二次污染源（McKenzie等，2024；Paul等，2024；Wang等，2015）。底栖生物的生物扰动会进一步加剧金属的重新释放，从而在沿海生态系统中产生长期生态风险（Bat等，2022a；Bat等，2022b；Bat等，2022c）。 弹涂鱼是一种两栖底栖鱼类，栖息在潮间带泥滩和河口沉积物中，由于它们频繁在水中和陆地之间转换，因此会持续暴露于沉积物中的污染物（Bhuyan等，2024c；Bubu-Davies等，2023）。这种独特的生活方式使它们更容易积累重金属，因此弹涂鱼及其栖息地成为监测沿海环境质量的宝贵生物指示物种。不过，本研究主要关注沉积物中的污染物及其对生物的影响，未直接评估弹涂鱼体内的金属积累情况（Siddique等，2024；Erdo?an等，2024）。 先前的研究表明，沉积物是全球沿海生态系统中重金属的主要储存库，常常形成局部污染热点，威胁底栖生物并破坏生态平衡（Zhang等，2014；El-Sharkawy等，2025；Phaenark等，2024）。为了评估污染严重程度、污染源特征和生态影响，研究人员通常采用主成分分析、聚类分析和相关性分析等多变量统计方法，并结合沉积物质量指标（如Igeo、富集因子（EF）、污染负荷指数（PLI）和潜在生态风险指数（PERI）（Hossain等，2025）。这些综合方法为识别污染源和评估复杂沿海环境中的生态风险提供了有力工具。 孟加拉国东南部的科克斯巴扎尔海岸是该国生态和社会经济上最重要的沿海区域之一，拥有广阔的泥滩、河口以及丰富的渔业资源，支撑着多样的海洋生物和当地生计（Bhuyan等，2025a；Bhuyan等，2025b）。然而，快速的城市化、无序的水产养殖扩张、日益增长的旅游活动以及未经处理的工业和生活污水排放加剧了该地区的人为压力（Bhuyan等，2024）。该地区的细颗粒沉积物逐渐积累了重金属，对弹涂鱼等底栖生物构成了长期生态风险（Ali等，2022a；Ali等，2022b；Ali等，2022c）。此外，当地部落社区和罗兴亚人群会食用弹涂鱼，这引发了人们对通过饮食途径接触沉积物中污染物的担忧。尽管在孟加拉国沿海和河口沉积物中进行了大量关于重金属的研究，但针对科克斯巴扎尔沿海弹涂鱼栖息地的具体研究仍较为有限。因此，本研究通过整合生态风险指数、多变量/污染源分配方法以及确定性和基于蒙特卡洛的概率人类健康风险评估方法，对弹涂鱼及其栖息地的沉积物污染情况进行了全面评估。

研究区域

本研究在孟加拉国科克斯巴扎尔的Teknaf半岛进行。该沿海地区以其80公里长的沙滩、丰富的生物多样性和动态的海洋环境而闻名（Nath等，2015）。Marine Drive Road道路贯穿Teknaf半岛和科克斯巴扎尔镇，方便研究人员访问多个弹涂鱼栖息地采样点。采样地点包括Rezu Khal、Inani、Patuartek、Imamer Dail、Monkhali、Shaplapur、Naf Jetty和Keari Ghat等。

弹涂鱼栖息地沉积物中的重金属污染

重金属容易在沿海和河口沉积物中积累，并可能长期存在，同时成为水生生物的污染源（Hossain等，2025；Bhuyan等，2017；Bhuyan和Bakar，2017）。2023年12月至2024年2月期间采集的弹涂鱼栖息地沉积物中的重金属浓度数据见图2。虽然不同站点之间的污染分布存在明显差异，但这些差异在统计学上并不显著。

结论

本研究全面评估了孟加拉国科克斯巴扎尔Teknaf半岛九个弹涂鱼栖息地沉积物中的重金属污染情况、生态风险及对人类健康的影响。沉积物中以铁（Fe）、锰（Mn）、镍（Ni）和锌（Zn）为主，而镉（Cd）、铬（Cr）和铅（Pb）在Keary Ghat和Bodir Jetty地区的污染风险相对较高。尽管空间差异在统计学上不显著，但金属元素之间的强正相关关系表明它们可能有共同的自然和人为污染源。