《Environment & Health》:Evaluating the Health and Ecological Risks of Toxic Elements in the Agricultural Soil of China using Traditional and Advanced Techniques: A One Health Approach
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农业土壤质量对于可持续粮食生产至关重要,然而有毒元素(TEs)的污染可能对生态和人类健康构成风险。本研究通过结合传统污染指数、健康风险模型和机器学习,评估了中国农业土壤中五种有毒元素(Cr、Cu、Cd、Pb和Zn)的浓度、生态影响和潜在健康风险。研究人员分析了
农业土壤质量对于可持续粮食生产至关重要,然而有毒元素(TEs)的污染可能对生态和人类健康构成风险。本研究通过结合传统污染指数、健康风险模型和机器学习,评估了中国农业土壤中五种有毒元素(Cr、Cu、Cd、Pb和Zn)的浓度、生态影响和潜在健康风险。研究人员分析了从已发表研究中汇编的1131个地理参考样本,代表6种种植类型:粮食作物、水果、蔬菜、茶叶、药用植物及其他。采用空间制图、皮尔逊相关分析和美国环境保护局(USEPA)健康风险框架来表征污染水平并估算暴露。在所检查的种植类型中,粮食作物种植园的污染水平最高,其中Pb和Zn最为突出,而Cd对生态风险的贡献最大。污染指数分类识别出若干需要进一步监测的区域热点。估计的危险指数对成人和儿童均低于关注阈值,但儿童始终更高,致癌风险在两组中均处于可接受范围内。在测试的三种模型中,随机森林表现最佳(Cu、Cd、Pb、Zn和Cr的R2分别为0.99、0.98、0.96、0.92和0.89),优于CatBoost和支持向量回归。特征重要性和偏依赖分析确定pH、镁、黏粒含量和总磷是TE分布最有影响力的预测因子。在One Health框架下解释,这些发现支持对中国农业土壤进行持续监测和有针对性的管理。
农业土壤是陆地生态系统和全球粮食生产的基础,但工业、农业和城市活动导致的有毒元素(toxic elements, TEs)污染对其构成严重威胁。中国作为全球近五分之一人口的家园和主要农业生产国,快速工业化、城市化和集约农业导致农业土壤中铬(Cr)、铜(Cu)、镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)等有毒元素积累,引发