尼日利亚翁多州和埃基蒂州选定大学社区地下水和包装水资源的放射性与毒理学危害综合评估

《Journal of Hazardous Materials Advances》：Integrated Evaluation of Radiological and Toxicological Hazards in Groundwater and Packaged Water Sources within Selected University Communities in Ondo and Ekiti States, Nigeria

　　

水对于人类生存和发展不可或缺；然而，它仍然容易受到污染。许多地区的地下水和包装水面临来自放射性危害（如氡）和重金属毒理学危害的潜在威胁。当暴露水平超过安全限值时，这些污染物会带来健康风险，特别是在地质活动活跃的地区，如尼日利亚西南部。本研究旨在对尼日利亚翁多州和埃基蒂州选定大学社区的地下水和包装水进行放射性和毒理学危害的综合评估。研究人员从四个大学（AU、FUTA、FUOYE和EKSU）的手挖井、钻孔、袋装水和瓶装水中收集了55个水样。使用配备RAD H₂O附件的RAD7电子检测器测量氡浓度，而重金属浓度通过原子吸收分光光度法测定。氡活度针对样品采集与测量之间发生的放射性衰变进行了校正，并使用逆方差加权合并重复读数，以获得每个校园每种水类型的代表性浓度。通过年有效剂量（AED）和超额终生癌症风险（ELCR）量化放射性健康风险，而使用危险指数（HI）评估重金属的毒理学风险。所有采样源的重金属浓度普遍在安全化学限值内。氡浓度同样较低，范围为0.04 Bq/L至3.21 Bq/L，在任何采样点均未超过美国环保署（USEPA）的11.1 Bq/L指南或世界卫生组织（WHO）的100 Bq/L指南。钻孔记录了最高的平均氡浓度（1.05 Bq/L），而瓶装水记录了最低值（0.30 Bq/L）。成人和儿童相应的AED值比WHO/EU参考水平0.1 mSv/y低几个数量级，ELCR值也远低于参考水平（成人3.5×10^-4，儿童7×10^-4），这些参考水平来自ICRP（2007）的0.1 mSv y^-1剂量基准。这些发现表明，与先前对该地区地质成因氡的担忧相反，这些大学社区内检测的地下水和包装水目前对师生不构成显著的放射性健康风险。尽管如此，鉴于氡气的挥发性及其对采样和储存条件的敏感性，建议进行定期监测。

**论文解读文章**

**研究背景与问题**

水是人类生存与发展的基础资源，但在西非次区域，地下水质量的放射性维度长期未得到充分研究。尼日利亚西南部翁多州和埃基蒂州位于前寒武纪基底杂岩区，其花岗岩、片麻岩及矿化伟晶岩富含铀系放射性核素，是地质成因氡（²²²Rn）的潜在来源。此前区域研究（如Ajiboye等，2022）在145个地下水样本中测得氡浓度均值达35.9 Bq/L，部分点位超过USEPA的11.1 Bq/L限值，且Akinnagbe等（2018）在Ijero-Ekiti的钻孔中记录到78.5 Bq/L的高值。然而，这些研究多聚焦于单一污染物，缺乏对放射性（氡）与毒理学（重金属）危害的综合评估。大学社区人口密集，师生依赖多种水源（手挖井、钻孔、袋装水、瓶装水），但包装水通常仅标注化学组分，缺失放射性信息，形成潜在暴露路径。此外，重金属（如铅、镉、镍）可通过自然风化和人为活动进入水体，长期累积可能引发生物毒性。因此，本研究旨在填补该区域大学社区水安全综合风险建模的空白，聚焦水中²²²Rn与有毒重金属的双重威胁。

**研究内容与结论**

研究人员在2024年雨季（4月至8月）从尼日利亚翁多州和埃基蒂州的四所大学（Achievers University, AU；Federal University of Technology Akure, FUTA；Federal University Oye-Ekiti, FUOYE；Ekiti State University, EKSU）采集了55个水样，涵盖13个手挖井、13个钻孔、13个袋装水品牌和16个瓶装水品牌。使用配备RAD H₂O附件的RAD7电子检测器（Durridge公司，美国）测量氡浓度，通过“Wat-250”协议进行5分钟曝气、5分钟平衡及4个5分钟计数周期，并利用逆方差加权合并重复读数。重金属浓度采用原子吸收分光光度法（AAS, VGB 210 System）测定，分析镉（Cd）、铜（Cu）、铅（Pb）、镍（Ni）、锰（Mn），并参考BCR 143R标准物质进行质量控制。放射性健康风险通过年有效剂量（AED）和超额终生癌症风险（ELCR）量化，毒理学风险通过危险指数（HI）和癌症风险（CR）评估。研究结论：所有水源的氡浓度（0.04–3.21 Bq/L）均低于USEPA 11.1 Bq/L和WHO 100 Bq/L限值，钻孔水均值最高（1.05 Bq/L），瓶装水最低（0.30 Bq/L）；重金属浓度普遍低于检测限，符合尼日利亚和WHO饮用水标准；计算所得AED值（成人<0.0006 mSv/y，儿童<0.0025 mSv/y）远低于WHO/EU参考水平0.1 mSv/y，ELCR值（成人<0.0199×10^-4，儿童<0.1719×10^-4）低于参考水平（成人3.5×10^-4，儿童7×10^-4）；HI值均小于1.0，CR值在10^-6至10^-4范围内。该研究发表于《Journal of Hazardous Materials Advances》，表明当前大学社区水源对师生不构成显著放射或毒理学健康风险，但鉴于氡的挥发性，建议定期监测。

**主要关键技术方法**

研究人员从四所大学（AU、FUTA、FUOYE、EKSU）采集了55个水样，包括手挖井、钻孔、袋装水和瓶装水。使用RAD7电子检测器（配RAD H₂O附件）测量²²²Rn，通过逆方差加权合并重复读数并校正采集至测量间的衰变。重金属（Cd、Cu、Pb、Ni、Mn）采用原子吸收分光光度法（AAS）分析。放射性风险通过年有效剂量（AED）和超额终生癌症风险（ELCR）评估，毒理学风险通过危险指数（HI）和癌症风险（CR）量化。

**研究结果**

**氡浓度测量结果**：通过RAD7检测器测量，钻孔水氡浓度均值为1.05 Bq/L，最高单点值为EKSU的3.21 Bq/L；手挖井均值为0.83 Bq/L；袋装水均值为0.60 Bq/L；瓶装水均值最低，为0.30 Bq/L。所有样本均低于USEPA 11.1 Bq/L和WHO 100 Bq/L限值。

**重金属浓度测量结果**：采用AAS测定，多数样本中Cd、Cu、Pb、Ni、Mn浓度低于检测限，仅FUTA一个袋装水样本（OFS4）检出Cd达0.0059 mg/L，但属孤立事件。所有金属均值远低于尼日利亚和WHO饮用水标准。

**放射性风险评估**：通过计算，成人和儿童的总AED均低于WHO/EU参考水平0.1 mSv/y，ELCR值均低于参考水平（成人3.5×10^-4，儿童7×10^-4）。其中钻孔水成人ELCR为0.0065×10^-4，儿童为0.0563×10^-4；瓶装水最低。

**毒理学风险评估**：所有水源的HI值均小于1.0（钻孔0.0142，袋装水0.0512，瓶装水0.0112，手挖井0.0198），CR值在10^-6至10^-4范围内，表明重金属暴露不构成显著非致癌或致癌风险。

**讨论与结论**

讨论部分指出，尽管研究区域位于前寒武纪基底杂岩，其富铀岩石是公认的氡来源，但四所大学水源中氡浓度均低于区域前期报道的高值范围，表明当地基岩的氡析出并未转化为可测量的水辐射负担。包装水（袋装水和瓶装水）的氡均值低于地下水，归因于加工过程中的自然脱气。重金属浓度低，说明校园水源未受工业污染威胁。然而，鉴于氡无色无味，且其浓度易受采样和储存条件影响，建议采用多参数分析方法进行定期监测。

结论部分翻译：本研究综合评估表明，所选尼日利亚翁多州和埃基蒂州大学社区的饮用水源在化学和放射性方面均安全，符合本研究采用的基准。重金属浓度处于允许限值内，氡浓度及其对应的年有效剂量和超额终生癌症风险在所有四个校区均低于USEPA、WHO和UNSCEAR参考水平。这些发现表明，基于当前证据，师生通过上述水源不暴露于显著放射性或毒理学健康风险。尽管如此，鉴于氡挥发性及场地特异性，建议采用多参数分析方法进行常规水质监测，以便及时发现并应对未来暴露水平的变化。