基于蒙特卡洛方法的都市农业系统中有毒金属污染评估：以尼日利亚蔬菜和鱼类中的铅、镉和铜为例

《Biological Trace Element Research》：Monte Carlo-Based Assessment of Toxic Metal Contaminations in Urban Agricultural Systems: A Case Study of Lead, Cadmium, and Copper in Vegetables and Fish from Nigeria

重金属污染对尼日利亚工业城市生态系统及健康风险的时空分布与生物富集机制研究，采用原子吸收光谱和蒙特卡洛模拟分析发现土壤中铅占比最高，水环境中阿巴市镉浓度最高，鱼类与蔬菜中铅镉铜顺序一致。镉的摄入风险远超国际标准，长期暴露致癌概率达5/10万，土壤与蔬菜重金属存在强正相关（Pb-Cd r=0.79；Cd-Cu r=0.91），揭示工业排放和垃圾处理不当为主要污染源。

　　

摘要

工业区的城市农业系统面临着日益严重的重金属污染威胁，这危及了生态系统的稳定性和公共健康。本研究采用确定性和随机性（蒙特卡洛模拟）方法，调查了尼日利亚三个城市——奥韦里（Owerri）、阿巴（Aba）和哈科特港（Port Harcourt）中重金属在各种环境介质和食品中的空间分布、生物累积及健康风险。原子吸收光谱法（AAS）分析显示，在奥韦里和哈科特港，土壤中有毒金属的含量顺序为Pb > Cu > Cd；而在阿巴，这一顺序则为Pb > Cd > Cu。同样，阿巴水中有毒金属浓度的增加趋势为Cd > Cu > Pb，而奥韦里和哈科特港则呈现相同的趋势Pb > Cd > Cu。然而，在鱼类和蔬菜中，三种地点的有毒金属含量顺序均为Pb > Cd > Cu。确定性风险评估方法表明，所有样本中镉的毒性影响指数（ILCR）均超过了国际公认的安全阈值1 × 10^-6（美国环保署标准），说明镉是这些介质和食品中最危险的污染物。蒙特卡洛模拟结果显示，在长期接触污染物的情况下，每百万人口中平均有5人可能会出现癌症症状。相关性分析进一步表明，土壤和蔬菜中的重金属含量存在显著的正相关关系（Pb-Cd：r = 0.79；Cd-Cu：r = 0.91；p < 0.01），这表明工业排放和不良的废物管理是导致污染暴露的主要因素。这些发现要求立即采取政策改革措施，包括实施植物修复计划、加强工业废水治理以及开展社区宣传教育活动，以降低暴露风险。