在生态环境与人类健康备受关注的当下，水体重金属污染问题日益严峻。重金属具有潜在毒性和生物累积性，通过食物链、饮用水等途径危害人体健康。长期饮用受 Cr
6+污染的水会增加患肺癌和胃癌的风险，在孟加拉国，超 4000 万人受砷污染饮用水影响，约 27 万人死于癌症相关疾病。在中国，近 80% 的水环境遭受不同程度的重金属污染，华北平原作为人口密集、工农业发达地区，水资源保护至关重要，但城市化和工业化进程导致地表水环境污染问题突出，如沙颍河 18% 的地表水因矿山冶炼和工业废水排放受到重金属污染，渭河盆地因采矿活动致使重金属富集，生态风险增加。因此，准确识别地表水中重金属的污染源，对有效控制污染、保护生态环境和人类健康意义重大。
河南理工大学的研究人员针对这一问题展开研究。他们选取华北平原西南部八个典型农业地区的地表水，评估 Cu、Zn、As、Hg、Cd、Cr6+和 Pb 七种有毒重金属的污染状况。研究成果发表在《iScience》杂志上，为相关领域提供了重要参考。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过在八个地区的河流沿线设置 70 个采样点，在不同季节采集水样，严格按照相关标准进行样本的收集、保存、运输和质量控制，确保样本的准确性和可靠性。然后，利用电感耦合等离子体质谱仪（ICPMS - 7700X）测定水样中重金属的浓度，保证测量误差在允许范围内。此外，运用主成分分析（PCA）和绝对主成分得分 - 多元线性回归（APCS - MLR）受体模型，定量揭示地表水重金属的主要来源，并通过蒙特卡罗模拟评估重金属对人体健康的潜在风险。
研究结果如下：
- 地表水中重金属分布特征：研究区域地表水中七种重金属平均浓度排序为 Zn>Cu>Cr>Pb>As>Cd>Hg，虽均未超中国地表水质量标准 GB3838 - 2002 的 III 类标准和 WHO 饮用水标准，但 1.91% 的点 Hg 浓度超标。与背景值相比，所有重金属平均浓度均超标，其中 Cu、Zn、As、Hg、Cd、Cr6+和 Pb 分别超标 14.00、51.00、9.00、8.22、46.00、1.19 和 2.38 倍。Cu、Zn、Cd 和 Pb 的变异系数超 100%，表明不同采样点重金属浓度差异较大。
- 地表水中重金属来源分析：PCA 分析表明，第一主成分主要受畜禽养殖影响，其贡献率为 31.61%，Cu 和 Zn 是主要贡献元素；第二主成分主要为工业污染源，贡献率为 17.13%，主要贡献元素为 Pb 和 Cd；第三主成分是农业、煤炭燃烧和工业排放的混合源，贡献率为 15.13%，主要重金属为 Hg 和 Cr6+ 。APCS - MLR 模型量化结果显示，畜禽养殖源（76.22%）> 工业活动源（12.55%）> 混合源（11.23%）。Cu 和 Zn 主要受畜禽养殖活动影响，工业活动显著影响 Cd 和 Pb 含量，As 和 Hg 受混合源影响较大。
- 地表水中重金属健康风险评估：基于蒙特卡罗模拟，非致癌风险方面，重金属贡献顺序为 Pb、Cr6+、Cd、Cu、Zn、As 和 Hg，部分 Pb、Cr6+和 Cd 模拟结果大于 1，对人体构成非致癌风险，儿童风险高于成人，Pb 是主要风险贡献因素。致癌风险方面，As 和 Cr6+的平均致癌风险在可接受范围内，但应视为致癌风险因素。儿童、成年女性和成年男性的总致癌风险（TCR）分别为 6.99E - 06、2.94E - 05 和 2.76E - 05，虽均在可接受范围内，但儿童有 1.1%、成年女性和男性分别有 19.7% 和 19.2% 的概率 TCR 大于 10-4，存在严重致癌风险。敏感性分析表明，降低污染水摄入对控制总致癌风险和非致癌风险至关重要。
研究结论与讨论部分指出，中国水环境质量曾不断恶化，早期点源污染是重金属污染的主要因素。但随着政府对工业和矿山污染的管控加强，点源污染得到有效控制，非点源污染逐渐成为中国水环境重金属污染的主要危害因素。在研究区域，畜禽养殖已成为地表水中重金属的主要来源，这主要是因为畜禽粪便排放和农业生产活动导致重金属进入地表水。因此，有必要采取措施控制非点源重金属污染，如减少农业肥料和畜禽饲料添加剂中重金属的添加量，推广精准施肥和科学用药，提高肥料、农药和饲料添加剂的利用率，减少土壤表面重金属富集；同时，加快建立动态监测网络，加强对非点源污染的监管。此外，研究还存在一定局限性，如地理范围局限于河南部分地区，采样时间分辨率有限等，未来研究可扩大空间覆盖范围，提高监测频率。
该研究全面评估了华北平原西南部地表水重金属的污染水平、来源和健康风险，明确了污染源的转变，为相关部门制定更有效的非点源重金属污染控制策略提供了重要依据，也为其他发展中国家控制非点源重金属污染提供了宝贵参考，对保护全球水环境和人类健康具有重要意义。
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