揭示隐藏风险：坦桑尼亚Mbeya地区Kalobe废水稳定塘灌溉下土壤与蔬菜的重金属污染及健康风险评估

《Journal of Food Protection》：Unveiling the hidden Risks: Heavy metal Concentrations in Soil and Vegetables Irrigated with Kalobe Wastewater Stabilization Ponds, Mbeya, Tanzania

本研究针对坦桑尼亚Mbeya地区Kalobe废水稳定塘(KWWSP)灌溉的土壤、西红柿和北京大白菜（Napa cabbage）中的重金属污染状况及其对人体健康风险进行了系统评估。研究人员采用慢性每日摄入量(CDI)、目标危害商数(THQ)、危害指数(HI)和靶向癌症风险(TCR)等USEPA推荐指标，发现蔬菜中镉(Cd)和铬(Cr)含量超标，长期食用存在显著的非致癌性和致癌性风险。该研究为发展中国家废水农业利用的安全管控提供了重要科学依据。

　　

在全球水资源日益紧缺的背景下，废水灌溉已成为许多地区，特别是干旱和半干旱地区农业生产的常见做法。尽管废水作为替代水源具有巨大潜力，但全球超过80%的废水（在一些发展中国家超过95%）未经充分处理就被排放到环境中，对水体和生态系统造成严重污染。在坦桑尼亚Mbeya市，Kalobe废水稳定塘(KWWSP)是处理生活、市政和机构废水的关键设施，但当地社区存在直接使用未经充分处理的废水灌溉蔬菜的现象，农民普遍误认为这种废水营养丰富，可以补充或减少工业化肥的使用，却很少关注其农产品可能对消费者造成的健康风险。

这种严峻形势促使研究人员开展了一项开创性研究，系统评估KWWSP废水灌溉的土壤和蔬菜中的重金属污染状况及其潜在健康风险。该研究首次揭示了这一地区废水灌溉农业中隐藏的健康威胁，相关成果发表在《Journal of Food Protection》上。

研究人员采用了一套严谨的技术方法开展此项研究。在样本采集方面，他们于2024年10月至12月期间，从KWWSP的四个稳定塘采集了16个废水样本，从周边农田采集了10个土壤复合样本，以及西红柿和北京大白菜的可食用部分样本。分析检测环节在Sokoine农业大学化学实验室完成，使用原子吸收光谱法(AAS)精确测定镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)和砷(As)等重金属含量。风险评估阶段则采用美国环境保护署(USEPA)推荐的健康风险评价模型，包括慢性每日摄入量(CDI)、目标危害商数(THQ)、危害指数(HI)和靶向癌症风险(TCR)等指标，分别评估了成人和儿童通过食用这些蔬菜面临的健康风险。

废水理化特性与重金属浓度

研究结果显示，KWWSP各塘的pH值在8.46-8.85之间，呈弱碱性，处于坦桑尼亚标准局(TBS)和联合国粮农组织(FAO)规定的灌溉用水允许范围内。然而，电导率(EC)值(1368-1782 μS/cm)和总溶解固体(TDS)含量(680.3-876 mg/L)均超过了TBS和FAO的限值，表明废水具有较高盐度，可能对土壤健康和作物生产力构成威胁。重金属分析发现，废水中仅检测到镉(Cd)，浓度范围为0.0073-0.009 mg/L，低于TBS和FAO规定的限值(≤0.01 mg/L)，而铅(Pb)、铬(Cr)和砷(As)均低于仪器检测限。

灌溉土壤中的重金属

土壤样本分析显示，重金属浓度依次为铅(Pb，平均5.95 mg/kg) > 铬(Cr，平均0.63 mg/kg) > 镉(Cd，平均0.25 mg/kg)，所有值均低于FAO/WHO规定的农业土壤允许限值，表明土壤目前适合农业生产。砷(As)在土壤样本中未检测到。尽管如此，研究人员强调需要持续监测，因为长期废水灌溉可能导致重金属逐渐积累，最终超过安全阈值并进入食物链。

蔬菜中的重金属含量

在西红柿和北京大白菜的可食用部分中，铅(Pb)浓度均低于检测限，这可能与铅在土壤中的低生物有效性和有限的植物吸收有关。然而，镉和铬的检测结果令人担忧：西红柿中镉平均浓度为0.14 mg/kg，北京大白菜中达0.40 mg/kg，均超过FAO/WHO食品质量阈值。铬浓度在西红柿中平均为1.87 mg/kg，北京大白菜中为2.10 mg/kg，接近安全阈值。统计分析显示，北京大白菜中的镉含量显著高于土壤和西红柿，表明这种叶菜类蔬菜对镉有更强的富集能力。

膳食暴露风险评估

慢性每日摄入量(CDI)计算表明，成人和儿童通过食用这些蔬菜接触镉的水平在安全限值内，但北京大白菜中的铬暴露超过了推荐安全阈值，特别是对儿童风险更高。目标危害商数(THQ)和危害指数(HI)评估显示，北京大白菜的THQ和HI值均大于1，表明显着的非致癌风险，且儿童面临的风险高于成人。靶向癌症风险(TCR)评估结果更令人担忧，所有值均超过USEPA可接受风险范围(10^-6-10^-4)，表明长期食用这些废水灌溉的蔬菜可能带来致癌风险，其中铬是主要的致癌风险贡献者。

研究结论明确指出，尽管KWWSP废水中的重金属浓度相对较低，但通过灌溉进入土壤-植物系统后，在西红柿和北京大白菜中出现了明显的生物富集，特别是镉和铬。长期食用这些蔬菜可能导致非致癌性和致癌性健康风险，儿童由于体重较轻和代谢系统尚未发育完全而面临更高风险。

这项研究的意义在于首次系统揭示了坦桑尼亚Mbeya地区废水灌溉农业中隐藏的健康威胁，为当地食品安全和公共健康保护提供了科学依据。研究结果强调了对废水灌溉实施严格监管、改善处理技术和提高公众意识的紧迫性。研究人员建议，应建立定期的重金属监测体系，推广安全的灌溉替代方案，对使用处理不充分废水的农作物种植实施限制，并开展针对农民和消费者的公共教育活动。这些措施对保障公共健康和实现长期环境可持续性至关重要。

尽管这项研究提供了宝贵的基础数据，但作者也承认样本量的限制，建议未来开展更大规模的研究，并纳入污泥分析，以更全面了解重金属在废水处理系统中的行为规律。此外，探索不同作物对重金属吸收和积累的种间差异机制，也将为制定更精准的食品安全策略提供重要参考。