《Journal of African Earth Sciences》：Hydrogeochemical controls on iodine in drinking water and associated human health risks under arid conditions
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摘要目前关于干旱地区地下水系统中碘含量及其对人类健康影响的水文地球化学控制因素的研究还比较有限。本研究通过结合水文化学分析、空间制图、多变量统计分析以及针对不同年龄群体的健康风险评估，旨在填补这一研究空白，探讨约旦南部饮用地下水中的碘含量变化及其对成人和儿童的健康影响。研究共分析
摘要
目前关于干旱地区地下水系统中碘含量及其对人类健康影响的水文地球化学控制因素的研究还比较有限。本研究通过结合水文化学分析、空间制图、多变量统计分析以及针对不同年龄群体的健康风险评估，旨在填补这一研究空白，探讨约旦南部饮用地下水中的碘含量变化及其对成人和儿童的健康影响。研究共分析了来自井水、家庭用水、学校用水及供水站的177份饮用水样本，采用了物理化学分析、水文化学分析、统计分析、GIS技术、Piper和Durov水文化学图谱以及人类健康风险评估方法。这些样本中的碘浓度在0.05至0.14毫克/升之间，且存在显著的空间差异，这些差异受地下水混合、水岩相互作用以及局部人为活动的影响。该地区的地下水主要以Ca–Mg–HCO?型和水体为Ca–Mg–Cl–SO?型的混合类型为主。主成分分析显示碘含量与硝酸盐含量之间存在显著关联，这表明农业活动对地下水化学成分有影响。经估算，成人的每日碘摄入量在0.00123–0.00450毫克/千克/天之间，而儿童的摄入量则在0.00288–0.01049毫克/千克/天之间，儿童的碘暴露水平更高。危害商数值均低于安全阈值（成人為0.0411–0.1499，儿童為0.0959–0.3498），而危害指数则在0.1369至0.4997之间，这说明虽然某些地区的碘暴露水平相对较高，但并未出现明显的非致癌健康风险，仍需持续监测。研究结果表明，在同一干旱地下水系统中，碘缺乏与碘过量现象可能同时存在，这凸显了在干旱地区开展有针对性的地下水监测以及可持续公共卫生管理的必要性。
引言
碘是一种重要的微量营养素，是合成甲状腺激素三碘甲状腺原氨酸和甲状腺素所必需的，这两种激素能够调节人体的新陈代谢、生长发育以及神经系统发育（Triggiani等人，2009；Zimmermann和Boelaert，2015）。无论是碘缺乏还是碘摄入过量，都可能扰乱甲状腺功能，进而引发多种严重健康问题，包括甲状腺肿大、甲状腺功能减退症、甲状腺功能亢进症、自身免疫性甲状腺炎、神经发育障碍以及不良的妊娠结局（Delange，2001；Zimmermann，2009；Leung和Braverman，2012；Yao等人，2020；Chaker等人，2022）。尽管全民食盐加碘计划已大幅降低了全球范围内的碘缺乏问题，但由于地质条件、气候状况、水文地球化学特征以及地下水成分的差异，不同地区的碘暴露水平仍存在较大差别（WHO，2007；Andersson等人，2012；WHO，2018）。
在干旱和半干旱地区，地下水系统尤其容易受到水文地球化学因素的影响，因为地下水通常是当地居民的主要饮用水来源，而有限的补给量、强烈的蒸发作用以及水岩相互作用都会显著影响微量元素在地下水中的迁移和积累情况（WHO，2018；Ahmed等人，2020；Xin等人，2023）。先前的研究表明，地下水中碘含量的分布受岩性、氧化还原环境、地下水停留时间、蒸发作用以及农业活动、废水渗入等人为因素的复杂相互作用影响（Ahmed等人，2020；Xin等人，2023）。在非洲、亚洲和中东的干旱地区，地下水污染物和微量元素的分布也遵循类似的水文地球化学机制（Gad和El-Hattab，2019；Gad和El Osta，2020）。
近期的地下水研究越来越多地采用多变量统计分析、基于GIS的空间制图、水文化学建模、水质指标分析以及机器学习技术等综合方法，以便更深入地了解地下水质量恶化情况及其对人类健康的潜在影响（Gad等人，2023；Gad等人，2024；Eid等人，2025；Hfaiedh等人，2025）。这些研究已经成功识别出了在复杂水文地质条件下控制地下水盐度、重金属、硝酸盐和氟化物污染的主要地球化学过程。不过，以往的大多数研究主要关注的是主要离子、盐度、氟化物、硝酸盐和重金属，而碘的水文地球化学特性及其相关的健康影响则相对较少被重视，尤其是在干旱地区的地下水系统中。
在约旦，地下水研究主要集中在水文化学演变、盐度、重金属以及与含磷地层和干旱含水层系统相关的环境污染问题上（Al-Khashman，2007；Al-Hwaiti等人，2016；Ibrahim，2019）。其他全国性的健康调查也显示，一些农村地区的学童尿液中碘浓度较低，这表明尽管该国实施了食盐加碘政策，但与碘相关的健康问题依然存在（Alkafajei等人，2012；Al Hadid等人，2018）。然而，至今尚无一项研究能够系统地结合水文化学特征分析、多变量统计分析、基于GIS的空间制图以及针对不同年龄群体的健康风险评估，来全面了解约旦干旱地下水系统中碘的分布情况、其水文地球化学控制因素，以及碘缺乏与碘过量现象同时存在的情况。
因此，本研究通过對约旦南部饮用地下水中的碘进行综合的水文地球化学分析以及健康影响评估，填补了这一重要的科学和公共卫生研究空白。本研究的创新之处在于，它结合了水文化学相分析、多变量统计技术、基于GIS的空间插值方法以及针对不同年龄群体的健康风险评估，从而确定控制碘含量的主要因素，并评估在干旱环境下碘含量对脆弱人群可能产生的影响。
本研究的具体目标如下：（1）测定约旦南部各地区饮用地下水中的碘含量；（2）分析影响碘分布的空间变异特征及其水文地球化学控制因素；（3）通过多变量统计分析，研究碘含量与主要水文化学参数之间的关系；（4）评估碘暴露对成人和儿童可能造成的健康风险。研究结果为干旱和半干旱地区的地下水监测、有针对性的公共卫生保护以及可持续水资源管理策略提供了重要的科学依据。
章节节选
研究区域
约旦南部的马安地区位于安曼以南约210公里、亚喀巴东北约150公里处，面积约为660平方公里。该地区的海拔在东部低地约为1,100米，而在西南部高地则约为1,630米。从地理上看，该地区处于约旦中部平原与裂谷以东高地的过渡地带。这里属于干旱气候，降雨量稀少且不规律，这一气候特征极大地影响了当地的水资源可用性以及地下水状况
饮用水质量参数
表2列出了饮用水样本的物理化学参数以及主要阳离子和阴离子的浓度检测结果，同时还给出了约旦标准（2001）以及世界卫生组织（2017）规定的相应饮用水质量标准值。
所分析的饮用水样本的电导率在270至990微西门子/厘米之间，平均值为650微西门子/厘米。这一数值反映了水的矿化程度以及其中溶解的离子含量。根据相关标准
结论
研究表明，约旦南部不同地区的饮用水中碘含量存在显著的空间差异，这些差异是由地质、水文地质、气候条件以及局部人为因素共同作用的结果。在北部（瓦迪穆萨地区）和南部（阿尔法尔塔赫地区），饮用水中的碘浓度较高，为0.089–0.115毫克/升，这一较高的碘含量很可能是由于地下水矿化程度高、蒸发作用以及局部水文化学条件的影响所致
作者贡献说明
Mohammad Al-Hwaiti： 文章撰写——审稿与编辑、文章撰写——初稿编写、数据可视化、结果验证、研究监督、数据收集与分析、概念构思。Hala K. Al-Saidat： 软件使用、研究资源协调、项目管理工作安排、研究方法设计、数据收集与分析、数据整理工作
未引用参考文献
Abuye和Berhane，2007；美国有毒物质和疾病登记署，2004；Al Mutairi等人，2025；Al Naber和Molle，2017；Alexander等人，1967；Al-Hwaiti等人，2025；An等人，2022；Bath等人，2013；Ben-tahar等人，2025b；Ben-tahar等人，2025a；Bertinato，2021；Boyages，2000；Chowdhury等人，2011；Delange，2020；约旦气象局，2006；Dunn，2006；Eastman和Zimmermann，2020；El-Naqa和Al-Shayeb，2009；El Naqa和Abu Al Adas，2023；Grossklaus等人，2023；
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。
资金支持
作者声明，在撰写本文的过程中没有获得任何资金支持、科研资助或其他形式的帮助。
利益冲突声明
? 作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。
致谢
我们衷心感谢阿尔阿尔贝特大学的化学系Mohanad Masad博士，他在水样实验室分析工作中给予了我们大力支持。同时，我们也要感谢阿尔侯赛因·本·塔拉尔大学化学系的Odai Al-Shamisen先生，他在整个项目过程中为我们提供了宝贵的技术支持和指导。能与两位专家合作是我们极大的荣幸，他们的贡献对这项研究的顺利完成起到了至关重要的作用。我们还要感谢
Mohammad Al-Hwaiti|Hala K. Al-Saidat
约旦马安71111，阿尔侯赛因·本·塔拉尔大学工程学院环境工程系
