巴西半干旱地区饮用水中的放射性、化学及微生物风险:公共卫生影响

《Chemosphere》:Radiological, chemical, and microbiological risks in drinking water from the Brazilian semiarid: Public health implications

【字体: 时间:2026年09月09日 来源:Chemosphere CS21.1

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   摘要本研究呈现了巴西帕拉伊巴州西部塞里多地区经处理和未经处理水源的区域调查。进行了单次采样活动,以评估化学、微生物和放射学参数是否符合国家标准。观察到高浓度的钠(高达 5000 mg L?1)、氯(高达 1579 mg L?1)、钙(高达 105 mg L?1)和镁(高达 1

  

摘要

本研究呈现了巴西帕拉伊巴州西部塞里多地区经处理和未经处理水源的区域调查。进行了单次采样活动,以评估化学、微生物和放射学参数是否符合国家标准。观察到高浓度的钠(高达 5000 mg L?1)、氯(高达 1579 mg L?1)、钙(高达 105 mg L?1)和镁(高达 124 mg L?1),超过了推荐限值,并影响了口感和硬度。未经处理水的浊度高达 105 NTU,约为允许限值的 20 倍。硝酸盐水平达到 34 mg N-NO3- L?1(26% 不合规),并发现铅浓度高达 0.026 mg L?1,均超过了监管限值。某些未经处理水源中 226Ra(高达 1.28 Bq L?1)和 228Ra(高达 1.20 Bq L?1)的活度浓度也超过了标准,这与当地地球化学条件(如富含铀和钍的矿物和高盐度)有关。计算得出的 1 至 10 岁儿童的年有效剂量在几种情况下超过了 WHO 参考值 0.1 mSv,表明需要进一步评估和管理。这些结果突出了在脆弱的半干旱地区进行持续监测和针对性干预以确保用水安全的必要性。

引言

近几十年来,许多国家明显认识到地下水是最重要的自然资源之一 (Zektser and Everett, 2014)。地下水占世界淡水储量的 97%,使其成为饮用水的关键来源,也是家庭和公共使用的宝贵资源 (Abanyie et al., 2023)。由于地表水资源的持续污染,其在平衡人类消费供水方面的作用每年都在增长。
在半干旱地区,地表河流在某些时期会干涸,地下水成为主要供水来源 (ANA, 2019)。在许多情况下,可以在消费者附近汲取这些地下水。在此背景下,地下水的使用在水资源经济管理中起着至关重要的作用。井构建技术和泵送方法的改进使得能够以越来越多的数量和深度提取水,从而促进向城市、工业和灌溉项目供水 (Milan et al., 2023)。
然而,地下水质量受含水层地质组成以及水与周围岩石之间相互作用的强烈影响 (Amaral et al., 2022)。这些相互作用可能导致矿物溶解,包括天然放射性物质 (NORM),如铀和钍,以及它们的衰变产物,如镭。这些元素通过岩石侵蚀和风化进入各种环境组分 (Ahmad et al., 2018; Cinelli et al., 2019)。为了评估人体暴露,有必要评估水质,包括重金属浓度和放射性核素的存在。
饮用水中放射性核素的存在构成重大健康风险,尤其是当它们在人体中积累时。镭由于其与钙的化学相似性,优先积累在骨骼中。长期暴露于这些元素会增加随机效应的风险 (WHO, 2017; Wojtkowska et al., 2022)。另一方面,某些金属(Cu、Fe 和 Zn)可能是生物体发育基本功能所必需的。然而,过量时它们有害甚至致命,毒性与必需性之间的差异很小 (Fernández et al., 2022)。在发展中国家,不安全的饮水、卫生和卫生设施每年导致约 140 万人死亡 (WHO, 2023)。
每个国家都有关于水质必须满足的要求的法律规章。在巴西,卫生部第 888/21 号法令建立了控制和监测人类消费水质的程序,包括饮用水标准 (Brasil, 2021)。它定义了放射学、化学、微生物学和感官质量的要求。现有的国际和国内水质标准便于解决由此产生的问题。
巴西北部由结晶岩组成,具有各种火成岩和变质岩。研究表明,结晶岩,特别是花岗岩,是铀矿物的主要来源 (Valcarcel et al., 2020)。因此,研究聚焦于帕拉伊巴州的西部塞里多地区,该地区的地质构造已知含有异常水平的 NORM (Marques et al., 2019)。尽管存在关于该地区存在 NORM 的信息,但关于饮用水中放射性核素健康影响的流行病学研究结果尚不确定,需要进一步研究。
鉴于此情况,本研究有三个互补的目标。第一,监测帕拉伊巴州西部塞里多地区经处理和未经处理水源的放射学、化学和微生物学质量,并验证其是否符合饮用水标准。第二,通过估计与 226Ra 和 228Ra 摄入相关的放射剂量来评估潜在的健康影响,并识别可能对消费者构成风险的化学参数。第三,应用水质指数作为综合和沟通监测结果的工具,从而支持该地区的风险沟通和水资源管理。

章节片段

研究区域

研究区域涵盖帕拉伊巴州的八个市镇,位于原始放射性核素浓度异常的区域内。这些地点存在多种矿物开采活动,且缺乏关于水质的信息。因此,本工作应被理解为一次初步的区域调查,旨在为存在潜在污染风险但尚未

理化与微生物特征

表 3 展示了温度、pH 值和碱度测量结果的统计摘要。汇总的中心趋势参数为均值和中位数,而离散度则通过范围、标准差 (SD) 和变异系数 (CV) 进行评估。n 值代表样本数量。可以看出,pH 值和温度的均值与中位数非常接近,但其他变量则有差异。这种趋势在两者中均观察到

结论

本研究提供了巴西东北部半干旱地区经处理和未经处理饮用水源的放射学、化学和微生物学质量的初步评估。几项发现得到了分析结果的有力支持:(i) 在地下水和供水水中均 consistently 观察到高浓度的钠、氯和硬度相关离子;(ii) 在个别样本中检测到微生物指标,显示出易受

CRediT 作者贡献声明

Marvic Ortueta Milan:写作 – 原始草稿,调查,资金获取,形式分析,数据管理,构思。 Zahily Herrero Fernández:写作 – 原始草稿,调查,资金获取,形式分析,数据管理,构思。 José Araújo dos Santos Júnior:写作 – 原始草稿,监督,调查,资金获取,形式分析,数据管理,构思。 Romilton dos Santos Amaral:写作 – 原始草稿,监督,

资金

感谢国家科学技术发展委员会 (CNPq) 的研究生产力资助 [流程 #304557/2023-4] 和博士后奖学金 [流程 #175873/2023-2];佩尔南布哥州科学技术支持基金会 (FACEPE) 的博士后奖学金和研究项目资助 [#BFP-0101-3.01/22 和 #APQ-1049-3.09/22] 以及科学启动奖学金 [流程 #BIC-0074-4.06/23];改进协调处

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系,这些关系可能看起来会影响本文报告的工作。

致谢

作者感谢佩尔南布哥联邦大学、技术与地球科学中心和核能系提供的设施。感谢国家科学技术发展委员会 (CNPq);佩尔南布哥州科学技术支持基金会 (FACEPE);高等教育人员改进协调处 (CAPES) 和佩尔南布哥联邦大学 (UFPE) - 研究生副院长办公室 (PROPG)
Marvic Ortueta Milan|Zahily Herrero Fernández|José Araújo dos Santos Júnior|Romilton dos Santos Amaral|Lino Angel Valcárcel Rojas|Artur Paiva Coutinho|Taiwo Saheed Yinusa|Robert Fernandes de Melo|Josineide Marques do Nascimento Santos|Mariana Brayner Cavalcanti Freire Bezerra|Leorlen Yunier Rojas Mazaira|Yelina Gonzáles Pérez|Yasmin Marques dos Santos
核能系,佩尔南布哥联邦大学。路易斯·弗雷雷教授大道,1000 号,大学城,累西腓/PE,50740-545,巴西
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