《Journal of Trace Elements and Minerals》：Source apportionment and health risk assessment of trace element contamination in urban soils of Bangladesh using receptor based APCS-MLR model
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本研究采用基于受体的绝对主成分得分-多元线性回归（APCS-MLR）模型，对孟加拉国博古拉市城市土壤中微量元素污染进行源解析与健康风险评估。研究人员从废物处置区（WD）、金属作坊（MW）、工业区（IA）、城市农业区（UA）和对照区（CS）五种土地利用类型采集2
本研究采用基于受体的绝对主成分得分-多元线性回归（APCS-MLR）模型，对孟加拉国博古拉市城市土壤中微量元素污染进行源解析与健康风险评估。研究人员从废物处置区（WD）、金属作坊（MW）、工业区（IA）、城市农业区（UA）和对照区（CS）五种土地利用类型采集25份表层土壤样品，测定铁（Fe）、锰（Mn）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、铬（Cr）、镉（Cd）和铅（Pb）的浓度。研究结合污染指数、潜在生态风险指数和人体健康风险模型进行评估。结果表明，镍和铬是城市土壤中最普遍和主要的污染物；金属作坊、工业区和废物处置区对微量元素污染尤为敏感。APCS-MLR模型显示污染主要受一个占主导的混合人为源控制。致癌风险评估表明城市居民存在潜在健康风险，且儿童比成人更易受影响。
快速城市化与工业活动导致城市土壤微量元素积累，已成为全球性环境问题。微量元素可通过市政废物、工业废水、交通排放、建筑废墟及农用化学品进入土壤，且难以降解。孟加拉国快速城市化造成土地利用变化和人类活动加剧，城市土壤重金属污染日益突出。尽管已有研究关注孟加拉国城市土壤污染，但多局限于单一指标或传统主成分分析，缺少污染指数、生态风险和人体健康风险的综合集成。为此，研究人员以博古拉市为研究区，在五种土地利用类型采集样品，结合污染指数、生态风险与健康风险评估模型，量化污染水平、解析污染源并评估人群健康风险。该研究发表于《Journal of Trace Elements and Minerals》，为城市土壤污染治理和公共卫生决策提供了科学依据。
研究采用的关键技术包括：基于ISO 11466的王水消解法提取土壤中微量元素，使用火焰原子吸收光谱仪（FAAS）和石墨炉原子吸收光谱仪（GFAAS）测定Fe、Mn、Ni、Cu、Zn、Cr、Cd、Pb浓度；采用富集因子（EF）、地累积指数（Igeo）、污染因子（CF）、污染负荷指数（PLI）、内梅罗综合污染指数（NIPI）评估污染程度；利用毒性单位（TU）、生态风险因子（ERF）和潜在生态风险指数（PERI）评估生态风险；通过主成分分析（PCA）、层次聚类分析（HCA）和绝对主成分得分-多元线性回归（APCS-MLR）进行源解析；采用美国环保局（USEPA）健康风险模型计算非致癌和致癌风险。样品来自博古拉市5种土地利用类型25个采样点。
3.1 土壤微量元素污染特征：通过描述性统计与空间分布图，研究人员得出浓度排序为Fe > Zn > Cu > Mn > Ni > Pb > Cr > Cd；不同土地利用类型中浓度排序为MWs > IAs > WDs > UAs > CSs。Ni和Cr是最普遍和主要的污染物，金属作坊和工业区富集Cu、Pb、Fe等，城市农业区Mn较高。空间上，交通密集和工业区形成热点，外围区域较低。
3.2 与文献数据比较：通过将本研究数据与国内外城市对比，发现博古拉土壤中Ni、Cu、Zn、Pb浓度高于达卡、纳拉扬甘杰等孟加拉国城市，也高于南印度、中国、韩国、加纳等国的一些城市，表明污染处于中等偏高水平，需引起关注。
3.3 土壤污染状况：通过计算多种污染指数，Cd在所有点位均呈极高富集（EF≥40）、重到极重污染（Igeo>4）、极高污染（CF≥6），是首要污染物。PLI普遍>1，MWs最高；NIPI值在19.30至41.33之间，远超严重污染阈值3。生态风险方面，Cd的ERF≥320为极高风险，PERI值511至1773均超过很高风险阈值600，表明Cd主导了区域生态风险。
3.4 源解析：通过PCA、HCA和APCS-MLR模型，研究人员提取两个主成分，累计解释方差86.14%。PC1（72.45%）由Fe、Ni、Cu、Pb高载荷主导，代表以工业冶金为主的混合人为源；PC2（13.69%）由Mn、Zn、Cr、Cd高载荷主导，代表次要人为源。APCS-MLR定量了各源贡献，R2范围为0.762至0.960，模型解释效果良好。相关矩阵和聚类分析支持两个污染源分组。
3.5 健康风险评估：通过USEPA健康风险模型，非致癌风险（HI）所有金属均值均<1，但儿童HI显著高于成人，最高为MWs中Pb（儿童HI=8.93×10
-1）。致癌风险方面，Cd是主要贡献者，儿童TCR在MWs达1.20×10
-4，超过1×10
-4阈值，且WDs、MWs、IAs、UAs四个受人为影响类别儿童Cd风险均超阈值，成人未超。主要暴露途径为经口摄入和皮肤接触，吸入贡献可忽略。
讨论指出，微量元素共存模式表明存在车辆排放和机械作坊等共享源；与国内外研究相比，博古拉污染处于中度至较高水平；Cd的极端生态风险主要来自工业、交通和废物处置等人为活动。儿童更高的健康风险与其手-口行为、较低体重和发育中的器官系统有关。
研究结论部分翻译如下：本研究全面评估了博古拉城市土壤重金属污染，揭示与快速城市扩张相关的显著污染。25份土壤样品显示金属作坊、工业区和废物处置区污染物浓度最高。PLI和NIPI确认了明显的土壤退化，镉成为最严重的生态威胁。APCS-MLR分析识别出两个主要成分，解释总方差的86.14%。PC1代表主导的混合源，主要与工业和冶金活动相关，PC2反映影响Mn、Cr和Cd的次要源。结果表明人为活动显著促进了研究土壤中微量元素的累积。先进APCS-MLR模型的结果与传统PCA一致。健康风险评估显示儿童比成人更易受影响。尽管所有平均HI均低于1，但金属作坊土壤中Pb对儿童的非致癌风险最高（HI=0.893）。Cd是主要的致癌贡献者，儿童在金属作坊土壤中的总致癌风险达1.20×10
-4，并在四个受人为影响的土地利用类型中超过1×10
-4阈值，而成人的风险低于阈值。经口摄入和皮肤接触是主要暴露途径。这些发现强调，持续的重金属积累可能削弱土壤肥力，破坏陆生和水生生态系统，并通过食物链促进生物累积。研究强调需要采取有针对性的修复措施、更严格的工业废物管理和积极的公共卫生干预，以保障孟加拉国快速城市化地区居民的健康。然而，本研究存在网格采样的缺失、缺乏叶菜生物累积分析和土壤剖面深度分布分析等局限性，未来研究将纳入这些方面。
