整合实证生态毒理学与预测建模方法，评估马来西亚Chini湖联合国教科文组织生物圈保护区中重金属对生态环境及人类健康的危害

《Environmental Research》：Integrating Empirical Ecotoxicology and Predictive Modelling to Assess Ecological and Human Health Risks from Heavy Metals in Malaysia’s Chini Lake UNESCO Biosphere Reserve

　　

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  与基于QSAR模型的ECOSAR相比，实测的ECOTOX模型低估了重金属的风险
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  ECOTOX模型显示铝（Al）、锌（Zn）、铜（Cu）、镍（Ni）和铅（Pb）具有较高的生态风险（RQ ≥ 1）
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  砷（Arsenic）和镉（Cadmium）是主要的非致癌健康风险因素
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  在最大浓度下，儿童的累积危害指数超过了安全限值（HI > 1）

节选内容

引言

淡水湖泊是关键的生态资产，它们维持生物多样性，调节水文过程，并为人类社会提供不可或缺的服务，包括饮用水、食品生产、能源生成和文化丰富（Uning等人，2021年）。然而，这些益处正日益受到人为压力的威胁，特别是重金属污染，这是全球最持久和普遍的环境挑战之一。

材料与化学品

每个分析批次都新鲜配制了含有铝（Al）、砷（As）、镉（Cd）、铜（Cu）、铁（Fe）、锰（Mn）、镍（Ni）、铅（Pb）、硒（Se）和锌（Zn）的工作标定溶液。配制过程包括使用高纯度水（电阻率>18.2 MΩ·cm，Millipore纯化系统）稀释商业多元素标准品（ICP Multi-Element Mixed Standard III，PerkinElmer，美国马萨诸塞州）。这些溶液随后被储存在-20°C的环境中。

重金属的存在、空间分布和丰度概况

对Chini湖水体的分析显示，重金属浓度的平均值（μg/L）如下：铁（751.77；458.08 - 1272.10）最高，其次是锰（63.29；37.78 - 105.85）、锌（56.41；43.02 - 81.10）、铝（50.47；17.80 - 166.79）、镍（2.25；0.76 - 5.50）、砷（1.80；1.29 - 2.42）、铜（1.56；0.76 - 4.68）、铅（0.91；0.39 - 2.13）、镉（0.31；0.08 - 2.04）和硒（0.27；0.24 - 0.33）。变异系数（CV）值...

讨论

集约化的农业和采矿活动是河流沉积物中重金属富集的主要驱动因素。例如，在油棕种植园中使用的化学肥料会将砷和铅等金属带入邻近的水体，加速其在水生态系统的积累（Saleh等人，2019年）。此外，Langat河沿岸的橡胶种植园中检测到的砷浓度为30 - 70 mg/kg，这可追溯到含有砷酸钠的肥料。

结论

本研究评估了马来西亚Chini湖联合国教科文组织生物圈保护区内的生态危害和人类健康风险，证明了在评估重金属风险时，实证毒性数据比预测模型更为重要。实测生态毒性学（ECOTOX）揭示了由铝、锌、铜、镍和铅主要引起的严重生态威胁（RQ ≥ 1），而基于QSAR模型的ECOSAR模型对这些风险的评估结果低估了几个数量级。

CRediT作者贡献声明

Noorain Mohd Isa：撰写 – 审稿与编辑。Ley Juen Looi：撰写 – 审稿与编辑。Nor Rohaizah Jamil：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督。Nawaltul Akma Ahmad Sabri：撰写 – 审稿与编辑。Sazlinda Kamaruzaman：撰写 – 审稿与编辑。Muhammad Raznisyafiq Razak：撰写 – 原初稿撰写、可视化、方法设计、调查、数据分析、概念化。Ahmad Zaharin Aris：撰写 – 审稿与编辑、资金筹措

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的会影响到本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了马来西亚高等教育部（MOHE）通过基础研究基金计划（FRGS/1/2024/STG04/UPM/01/1）的支持。

Muhammad Raznisyafiq Razak|Sazlinda Kamaruzaman|Nawaltul Akma Ahmad Sabri|Nor Rohaizah Jamil|Ley Juen Looi|Noorain Mohd Isa|Ahmad Zaharin Aris