尼日利亚拉各斯大气PM2.5中潜在毒性元素（PTEs）的特征、来源及健康风险

《Atmospheric Pollution Research》：Characteristics, sources, and health risks of PM 2.5-bound Potentially Toxic Elements (PTEs) in Lagos, Nigeria

　　

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  在拉各斯的6个站点测量了一年的PM_2.5中的潜在毒性元素。
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  离散系数分析显示了各站点间的空间异质性。
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  6个站点中有5个站点的健康指数（HI）超过1。
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  1个站点的吸入健康风险（健康指数）超过1。
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  在多个站点估算了镉（Cd）和铬（Cr）的终生致癌风险。

引言

在快速扩张的超大城市中，恶化的空气质量对公共卫生、环境和气候构成了严重威胁。这一挑战在尼日利亚拉各斯等撒哈拉以南非洲城市尤为严峻，因为那里的工业化进程已超过了空气质量管理的速度（Odu-Onikosi等，2022）。人口增长和城市发展直接影响污染物排放和浓度，这些浓度经常超过法定限值（Singh等，2021），这是由于城市扩张和能源消耗上升所驱动的（Abdulraheem等，2025）。

PM_2.5（空气动力学直径≤2.5 μm的颗粒物）被认为是危害最严重的空气污染物之一，因为它与癌症、呼吸系统和心血管疾病等多种不良健康结果有关联（USEPA，2024；WHO，2021）。作为全球主要健康风险因素，其影响源于其尺寸、形态和化学成分（Danish等，2024）。其较高的表面质量比使其比粗颗粒物（PM₁₀）吸附更多的有毒成分（Kumar等，2024）。

铅、镉、锌、砷和铬等潜在毒性元素（PTEs）构成了PM_2.5质量的一小部分，后者主要由二次无机气溶胶（硫酸盐、硝酸盐和铵盐）和碳质物种主导。尽管其质量贡献很小，但由于其毒性，PTEs对健康具有不成比例的重要性。这些元素源自自然和人为来源，并通过工业和车辆排放积累（Nieder和Benbi，2022）。它们的毒性因浓度、气溶胶老化、暴露持续时间、微气候条件、地形和个体易感性而异（Xie等，2020）。由于致癌性和系统性毒性，其中一些元素在国际上受到严格监管，被列为有害空气污染物（USEPA，2022）。然而，在许多快速城市化的地区（包括西非洲），环境空气监测和来源归因仍然稀少。

最近的研究记录了PM_2.5结合态PTEs的区域差异。在印度新德利的研究观察到了由化石燃料燃烧和气象条件引起的季节性波动。中国的研究将金属浓度与土壤侵蚀、交通和工业活动联系起来，强调了制定具有区域针对性的控制策略的重要性（Liu等，2023）。

拉各斯是快速城市化地区空气污染挑战的一个典型案例。人口超过2000万，拉各斯是全球增长最快的超大城市之一。拉各斯在世界污染最严重的城市中排名第133位（IQAir和Greenpeace，2023）。2018年的一项研究发现，拉各斯约有11,200例过早死亡与环境PM_2.5污染有关，表明这是一个公共卫生问题（Croitoru等，2020）。高人口密度、不断增加的车辆交通、工业活动和广泛的废物燃烧对城市中的PM_2.5及相关PTE排放有重大贡献。然而，关于拉各斯PTE浓度和来源的研究仍然有限，而中国上海（Chen等，2023）和埃及开罗（Shetaya等，2024）等城市的PTE污染已得到广泛研究。这一知识空白凸显了量化拉各斯环境PTE浓度并评估相关健康风险的必要性。

本研究的目标是量化拉各斯大都会区PM_2.5中PTEs的环境浓度，评估其空间和时间变化，确定其主要来源，并通过评估致癌和非致癌风险进行健康风险评估。研究结果为了解拉各斯PTEs的分布、来源和传输提供了见解，并为这个超大城市提供数据以支持基于证据的空气质量管理和公共卫生干预措施。

章节片段

研究区域与监测网络

在拉各斯建立了6个采样点，代表工业、居住、商业和背景土地利用。站点是依据美国环保署（USEPA）的空气质量监测站指南选择的，确保了高排放区和低污染背景区的覆盖；详细的选址标准总结于文本S1和表S1中。

这些站点在拉各斯大都会区东西横跨30公里，南北横跨27公里（图1）。位于中央商务区的JAN是

PM_2.5质量浓度

PM_2.5浓度在监测网络内变化很大，主要受IKO站点浓度升高的驱动。在656个有效的重量法样本中，站点均值从NCF的29.5 μg/m³到IKO的96.6 μg/m³，IKO是一个靠近钢铁制造和废物处理活动的工业站点（图2）。其余四个站点的均值在40.3到46.6 μg/m³之间，表明主要的空间特征是IKO的增强作用，而非全网络的梯度。站点中位数

结论

本研究评估了拉各斯6个站点PM_2.5结合态PTEs的空间和季节性变化。使用每个站点5公里内活动的接近度调查，结合空间和方向分析，评估了潜在来源类别，并使用美国环保署RAGS第F部分框架（USEPA，2009）评估了吸入健康风险。观察到的元素模式与非正式工业活动和车辆排放的贡献一致。IKO记录了

CRediT作者贡献声明

Adebola Odu-Onikosi：撰写——初稿，可视化，资源，调查，形式分析，数据整理，概念化。Philip K. Hopke：撰写——审查与编辑，监督，资源，方法论，调查，形式分析，概念化。Paul A. Solomon：撰写——审查与编辑，验证，监督，资源，方法论

未引用参考文献

Das等，2018；Farah等，2025；Rahat等，2025。

数据可用性声明

本研究期间生成和分析的数据集可向通讯作者获取。

资金

本研究由世界银行PMEH项目支持。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本论文中报告的工作。

Adebola Odu-Onikosi|Paul A. Solomon|Philip K. Hopke