新兴城市定居点的地下水污染与公共卫生负担：来自津巴布韦格韦鲁查尔顿公园的混合方法评估

《Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C》：Groundwater Contamination and Public Health Burden in an Emerging Urban Settlement: A Mixed-Methods Assessment from Charlton Park, Gweru, Zimbabwe

　　奥什内克·穆佩皮（Oshneck Mupepi）| 特雷拉伊·昆迪肖拉（Tererai Kundishora）| 罗伯塔·马武加拉（Roberta Mavugara）
地理学、环境可持续性与韧性建设系，米德兰兹州立大学
邮政信箱9055，格韦鲁（Gweru），津巴布韦

**摘要**
在发展中的城市中，城市化进程常常快于供水和卫生设施的建设，迫使新出现的居民区居民依赖未经处理的地下水。这带来了严重的公共卫生风险，但这些风险尚未得到充分量化。本研究采用混合方法对津巴布韦格韦鲁市查尔顿公园（Charlton Park）地区的地下水污染及其相关的公共卫生问题进行了评估。研究人员从可获取的地下水来源中采集了水样（共8个样本），并进行了粪便大肠菌群的微生物分析。此外，还进行了家庭调查（共40户）。数据通过关键信息提供者的访谈、焦点小组讨论和临床记录进行了交叉验证。统计分析使用了Kruskal-Wallis检验、Mann-Whitney U检验和Spearman相关性检验。结果显示，87.5%的水样超过了世界卫生组织规定的粪便大肠菌群标准。研究发现，厕所与大肠菌群水平之间存在显著的负相关关系（ρ = -0.81，p = 0.015）。地下水污染的主要途径包括密封不良的化粪池渗漏、人类废物排放以及开放式垃圾填埋场的渗滤液。临床记录显示，儿童患病率远高于成人（病例比率为1.67）。本研究提供了实证证据，表明未得到服务的新兴城市居民区的地下水是粪便病原体的主要传播途径，对社区健康造成了明显的不平等影响。鉴于这些发现，确保在城市化之前提供必要的服务至关重要。本研究提出了一个社会水文干预框架（Socio-Hydrological Intervention Framework, SHIF），以减轻污染及其相关的健康负担，并提供了一个可适用于津巴布韦类似地区的逐步实施模型。

**引言**
有机废物的地下水污染威胁着发展中国家的社区健康，因为地下水是这些地区的主要水源（Onipe等人，2020年）。正如联合国关于支持全球可持续发展目标（SDGs）3（健康与福祉）和6（清洁水和卫生设施）的报告所强调的那样，水对保障人类健康至关重要（Sunny，2021年）。由于人口快速增长导致的卫生条件恶化，地下水污染已成为近几十年来全球面临的重大挑战（Mukherjee和Singh，2020年）。如果目前缺乏有效的地下水污染监测机制持续存在，预计到2025年，全球67%的人口将面临水资源短缺和相关健康问题（USAID，2019年）。世界地下水资源正面临着人口增长、城市化和过度开采所带来的前所未有的压力（Gleick和Cooley，2021年）。因此，采取行动保护地下水质量和可持续性至关重要，以确保所有人的水资源安全（Carrico等人，2020年）。

在东南亚（印度尼西亚），只有20.1%的人口能够使用管道供水，而大多数人主要依赖地下水作为饮用水。然而，人们对地下水的质量了解不足，这引发了居民对健康和安全风险的担忧（Kazama和Takizawa，2021年）。人类活动对地下水质量造成了影响（Kirschke等人，2020年；Makaya和Maphosa，2023年）。2019年，叙利亚89%的饮用水源检测出大肠杆菌污染，导致59,638例传染性腹泻病例（Kazama和Takizawa，2021年）。叙利亚的冲突加剧了该地区的地下水监测和净化工作。

撒哈拉以南非洲国家也未能幸免于地下水污染的困扰。在尼日利亚的奥格博莫索（Ogbomoso），一项研究发现粪便大肠菌群的存在表明当地水不适合人类饮用（Igboama等人，2022年）。研究还指出，来自化粪池和渗坑等卫生系统的微生物是地下水污染的主要来源，对公共卫生构成严重威胁（Igboama等人，2022年）。在南非，对钻孔井和家庭水井的全面分析显示地下水污染普遍存在，存在潜在的健康风险（Masindi和Foteinis，2021年）。这些发现凸显了迫切需要加强对地下水来源的监测和管理，以保护人类健康（Masindi和Foteinis，2021年）。地下水污染物负荷已成为一个紧迫问题，因为它会导致一系列胃肠道疾病，如呕吐和便秘等健康问题（Kirschke等人，2020年）。长期以来，地下水被视为人类和环境所需的可靠淡水来源，但由于有机废物污染问题日益严重，它已成为不可靠且不安全的供水来源（Pradhan等人，2023年）。

近年来，地下水污染的范围已超出传统的微生物和物理化学参数，涵盖了越来越多的“新兴污染物”。这些污染物包括放射性核素、微塑料、多环芳烃（PAHs）、双酚A（BPA）和多氯联苯（PCBs）。研究在处理过的水中检测到了微塑料，引发了关于生物积累和长期暴露的担忧（Rahim等人，2025年；Gyimah等人，2024年）。BPA污染通常与塑料降解和垃圾填埋场渗滤液迁移有关，这使得地下水质量监测变得更加复杂，尤其是在没有工程化废物处理系统的地区。同样，PCBs和PAHs通常与不良废物管理和工业活动有关，越来越多地出现在快速城市化的地区的地下水中（Odewade等人，2025年）。过去五年中，无论是地质来源还是人为来源的放射性核素都重新引起了人们对环境风险的关注（Olatunji，2023年）。尽管这些新兴污染物表明全球地下水安全的复杂性不断增加，但来自低收入居民区的证据表明，现场卫生设施引起的粪便污染仍然是最紧迫的公共卫生威胁（Sekgobela等人，2023年；Ngandwe等人，2025年）。在含水层浅、居民密度高且卫生规划不足的地区，微生物污染往往比化学暴露风险更为严重。将本研究置于这一更广泛的污染背景下，使其更具相关性。本研究不仅认识到了全球性的新兴威胁，还通过实证数据强调了非正式居民区中脆弱人群的主要暴露途径。

在津巴布韦，自21世纪初以来，地下水污染已成为严重的健康问题，尤其是哈拉雷（Harare）、布拉瓦约（Bulawayo）和格韦鲁（Gweru）等大城市的高密度居民区，这些地区的卫生设施较差，有机废物处理不当（Matsa等人，2021年）。长期的水资源危机加剧了公共卫生风险，2024年的霍乱爆发便是例证，哈拉雷有71人、格韦鲁有26人因此丧生（卫生和儿童护理部，2024年）。在哈拉雷的阿姆斯特丹公园（Amsterdam Park），研究人员发现快速的城市化导致有机固体废物增加，这些废物未能得到妥善处理，从而通过渗滤液污染了地下水（Maruta等人，2023年）。由于受污染的地下水，阿姆斯特丹公园的居民出现了腹泻、胃部问题和伤寒等症状（Maruta等人，2023年）。格韦鲁的查尔顿公园也是供水不足且不可靠的高密度居民区之一，居民不得不依赖井水和钻孔井，而这些水源经常受到人类和动物废物的直接污染。基于此背景，本研究旨在：
a. 识别并描述查尔顿公园居民使用的主要地下水来源；
b. 确定这些地下水来源的微生物质量（粪便大肠菌群数量），并评估其是否符合世界卫生组织的饮用水标准；
c. 分析卫生基础设施（特别是厕所距离）与地下水污染水平之间的关系；
d. 通过交叉验证自我报告的健康数据和临床记录来评估相关的公共卫生负担，重点关注不同年龄组之间的差异；
e. 制定一个基于利益相关者意见和证据的框架，以减少查尔顿公园等新兴城市居民区的地下水污染及其相关健康风险。

尽管已有研究报道了多个发展中国家和津巴布韦的水质问题，但据我们所知，很少有研究提供全面且可行的解决方案。鉴于可持续发展目标6以及津巴布韦国家发展策略1对清洁水和卫生设施的重视，全面研究地下水质量及其对居民区的影响至关重要。本研究提供了一个新颖的框架，利益相关者和相关部门可以据此采取行动解决地下水污染问题。

**研究区域**
本研究在津巴布韦米德兰兹省的省会格韦鲁市进行（图1）。格韦鲁市人口为161,294人，其中男性74,434人，女性86,860人（津巴布韦国家统计局，2022年）。该市结合了城市发展和农业活动，例如养牛业和家庭农业，以提高粮食安全（Chaminuka等人，2021年；Kusena，2022年）。

**方法论**
本研究采用混合方法（Creswell & Plano Clark，2017）来探讨查尔顿公园地区地下水污染的多方面社会环境因素。这种设计允许同时收集定量数据（水质参数、封闭式调查问卷）和定性数据（开放式问卷、访谈、焦点小组讨论、观察记录）。

**地下水来源的类型、空间分布和可靠性**
研究结果表明，查尔顿公园的居民使用了多种地下水来源，包括深井（10米及以上）、钻孔井和浅井。大多数受访者（60%）表示他们主要依赖深井作为水源。25%的受访者表示，由于家中无法使用深井，他们只能使用社区内的单个钻孔井。

**对政策、水、卫生和健康的启示**
过去几十年里，津巴布韦出现了许多新的居民区。然而，这些新兴居民区的供水、卫生和健康服务往往不足，导致地下水污染和健康风险增加。本研究具有重要意义，因为它可以促使城市规划者和决策者改善新兴居民区的地下水管理。

**研究的局限性**
本研究存在局限性。结果和发现基于从查尔顿公园特定井和钻孔井中收集的代表性样本，未能涵盖该地区的所有水源。因此，需要进一步进行全面的研究来评估查尔顿公园及其他格韦鲁居民区的地下水质量。此外，本研究依赖于当地诊所的二手健康数据，这可能引入了自我报告的偏差。

**结论**
研究结果表明，快速的城市化、人口增长以及卫生设施和水源基础设施发展的不足导致了严重的地下水污染，进而影响了公共卫生。研究发现，查尔顿公园的多数居民主要依赖井水作为水源，但由于该地区废物管理不善，这种水源存在较大风险。结果证实了……

**作者贡献声明**
奥什内克·穆佩皮（Oshneck Mupepi）：撰写、审稿与编辑、概念化；
特雷拉伊·昆迪肖拉（Tererai Kundishora）：撰写、初稿撰写、调查、数据分析；
罗伯塔·马武加拉（Roberta Mavugara）：撰写、审稿与编辑、可视化、验证、方法论设计、数据分析。

**参考文献**
Bartlett等人，2001年；Boretti和Rosa，2019年；Carri?o等人，2020年；Chari等人，2023年；Checkley等人，2008年；Demissie等人，2021年；Fianko等人，2009年；He等人，2023年；Igboama等人，2022年；Juru等人，2022年；Kusena等人，2022年；Lapworth等人，2017年；Mashe等人，2023年；Matsa等人，2021年；Mukherjee和Singh，2020年；Muzenda等人，2019年；Muzorewa和Nyandoro，2021年；Note等人，2017年；Render等人，2021年；世界卫生组织，2022年。

**参与同意**
所有作者均同意参与研究，并同意在最终修订手稿之前提供所有信息。

**伦理批准**
米德兰兹州立大学已批准进行本研究，并同意以其名义发表研究成果。所有资料来源均已正确引用，以避免抄袭。
作者同意在论文被考虑发表时允许其发表。
**利益冲突**：本手稿尚未提交给其他期刊或其他出版机构，也未在其处接受审稿。
**数据和材料的可用性**：本研究期间生成和/或分析的数据集可应相应作者的要求提供。
**资金支持**：作者与任何与手稿讨论的主题有直接或间接财务利益的组织均无关联。
**利益冲突声明**：作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。