尼罗河流域大开罗段水体重金属污染评估及其对鱼类消费者的健康影响研究

《Scientific Reports》：Evaluation of some heavy metals in water and health implications for fish consumers of the Great Cairo Sector of the Nile River

为评估尼罗河流域大开罗段重金属（HMs）污染状况及对鱼类消费者的健康影响，研究人员分析了 2021 - 2022 年该区域水样和两种商业鱼类（O. niloticus 和 C. gariepinus）样本。结果显示水体和鱼体存在不同程度重金属污染，部分有健康风险。该研究为污染治理提供依据。

　　尼罗河流域作为埃及至关重要的淡水来源，对当地居民的生活起着决定性作用。它不仅承担着供应生活用水、灌溉农田的重任，还在工业生产、水上运输以及渔业发展等多个领域发挥着不可替代的作用。然而，随着工业化进程的加快、农业活动的扩张以及人口的持续增长，尼罗河流域正面临着严峻的环境挑战。工业废水、农业径流、城市污水以及河流运输产生的废弃物大量排入尼罗河，导致河水受到多种污染物的侵袭，其中重金属污染尤为突出。重金属（如镉 Cd、铅 Pb、铜 Cu、锰 Mn、锌 Zn 等）具有难以降解、易在生物体内积累的特性，它们在水体和沉积物中不断富集，通过食物链进入人体，可能引发各种健康问题，从呼吸系统疾病、神经系统紊乱，到致癌风险和骨质疏松等，严重威胁着人们的身体健康。此外，重金属污染还会破坏水生生态系统的平衡，影响鱼类等水生生物的生存和繁衍，进而对整个生态环境造成深远影响。

在这样的背景下，为了深入了解尼罗河流域大开罗段的重金属污染状况，评估其对鱼类消费者的健康风险，来自埃及国家海洋学和渔业研究所（National Institute of Oceanography and Fisheries, NIOF）的研究人员 Alaa I. Khedr 和 Hala E. Ghannam 开展了一项具有重要意义的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为尼罗河流域的环境保护和公众健康保障提供了关键的科学依据。

研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集方面，从 2021 年夏季到 2022 年春季，在尼罗河流域大开罗段的四个不同地点（S1 - S4）采集了 48 个地表水样本，同时季节性地收集了两种常见商业鱼类（O. niloticus 和 C. gariepinus）样本。对于样本分析，利用特定仪器现场测定水样的温度、pH、电导率（EC）和溶解氧（DO）等理化参数；采用美国公共卫生协会（APHA）标准方法测定生物需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）；运用硝酸消解和特定的酸混合消解方法分别处理水样和鱼肌肉样本，借助电感耦合等离子体发射光谱法（ICP - ES）测定其中重金属含量。通过这些方法，全面获取了研究所需的数据。

研究结果如下：

1. 理化参数：水温和 pH 在不同季节和地点呈现显著差异。夏季水温在 30 - 31.7°C，冬季则为 16.3 - 19.2°C；pH 值在 7.5 - 8.5 之间波动，符合相关标准。电导率（EC）在不同季节和地点变化明显，最高值出现在春季的 S1 点（642 μs/cm）。溶解氧（DO）浓度高于水生生物可接受水平（4 mg/l），但与温度呈负相关。化学需氧量（COD）和生物需氧量（BOD）在不同季节和地点也有显著差异，部分站点的 COD 和 BOD 受周边污染源影响较大。
2. 重金属：Cd 在部分站点超过饮用水和灌溉用水标准，且高于许多先前研究记录。Cu 浓度虽在饮用水和灌溉用水标准范围内，但远超水生生态系统可接受限值。Pb 浓度大大超过饮用水和水生生物标准。Mn 和 Zn 在不同季节和地点有显著变化，且 Mn 浓度相对较高。相关性分析表明，Zn 与多种参数存在显著相关性，反映了其污染来源和环境影响；Cu、Pb 和 Zn 与水温正相关，可能与高温下底泥中金属释放有关。
3. 污染指数：污染指数（PI）显示，Cu 和 Zn 对饮用水污染影响可忽略，Cd 在部分站点有轻微影响，Mn 呈中度影响，Pb 影响严重。金属指数（MI）表明，所有研究站点的金属污染对各种用途都构成重大风险。重金属污染指数（HPI）显示，研究区域的水不适合饮用和水生生物生存，但适合灌溉。
4. 鱼类中的重金属：在 O. niloticus 和 C. gariepinus 的可食用部分，Cd、Pb 和 Mn 浓度超过部分国际标准，Cu 和 Zn 浓度低于相应标准。生物积累因子（BAF）显示，所研究的重金属在两种鱼体内的积累可能性较低，且不同重金属在两种鱼体内的积累顺序有所不同。每日摄入量（DI）评估表明，Zn 和 Mn 的估计摄入量相对较高。目标危害商（THQ）和危害指数（HI）显示，食用 O. niloticus 一般无致癌风险，但食用 C. gariepinus 在夏季、秋季和春季存在中度风险，主要由 Pb 和 Cd 贡献。

研究结论和讨论部分指出，尼罗河流域大开罗段的重金属污染问题不容忽视。水体中重金属含量超过了饮用水和水生生物生存的允许水平，可能对人类健康和水生生态系统造成长期危害。鱼体中部分重金属浓度也超过标准，尤其是 C. gariepinus，其 HI 值略高于 1，表明食用这种鱼可能会对消费者健康构成威胁。因此，必须采取强制性措施，如加强对工业废水的监管和处理，制定并执行更严格的水资源保护法规，以减少重金属污染。同时，该研究为政策制定者和利益相关者提供了重要信息，有助于他们制定针对性的政策和措施，保护尼罗河流域的水资源和公众健康。这项研究对于尼罗河流域的可持续发展和生态环境保护具有重要的指导意义，为后续的污染治理和环境监测工作奠定了坚实的科学基础。