伊朗中部库姆地区饮用水和尿液中类金属浓度的研究：一项生物监测分析

《Heliyon》：Investigation of metal(loid) concentrations in drinking water and urine: A biomonitoring study in Qom, central Iran

　　重金属污染|饮用水安全|尿液金属浓度|季节性差异|健康风险|生物监测|环境暴露评估

　　
本研究针对伊朗Qom市成年人群的饮用水及尿液金属（loid）污染情况展开系统性调查，通过整合环境监测与生物监测数据，揭示了区域污染特征及其健康风险关联。研究采用横断面设计，在2020年8月至2021年2月期间采集45名成年参与者（男女各半）的夏季和冬季样本，涵盖90份饮用水及对应尿液样本。检测项目包括铝、砷、硼等19种金属（loid），并运用ICP-OES光谱技术进行定量分析。

**核心发现与区域污染特征**
饮用水检测显示，硼（B）、铝（Al）和锂（Li）为浓度最高金属（loid），其中硼均值达39.6 μg/L，远超伊朗国家标准（2400 μg/L）但未超过WHO建议值（2400 μg/L）。值得注意的是，汞（Hg）和铊（Tl）的污染问题突出：汞在全部样本中均超标（USEPA标准为2 μg/L），冬季样本超标率达83.3%；锂在77.8%样本中超过USEPA安全阈值（10 μg/L）。铝虽仅6.67%样本超标，但其生物毒性仍需关注。季节性分析表明，夏季铁（Fe）、锂（Li）和铊（Tl）浓度显著高于冬季（p<0.001），可能与夏季地下水直接饮用比例增加有关。

**生物监测的暴露模式**
尿液检测结果揭示人体内化暴露特征：硼（B）均值达1722 μg/g creatinine，远超其他金属，表明其生物累积性最强。锌（Zn）和铝（Al）次之，但砷（As）、汞（Hg）等重金属的尿排出量与饮水摄入量关联性较弱。值得注意的是，钼（Mo）浓度随年龄增长呈显著负相关（p=0.01），提示其可能在老年群体中存在蓄积风险。性别差异方面，男性尿液中砷、镉、铅的浓度显著高于女性（p<0.05），但女性尿液中硼含量更高，可能与代谢差异相关。

**暴露路径与健康风险**
研究证实饮用水是主要暴露途径，特别是汞、铊和锂。虽然砷在饮用水中浓度较低（均值6.67 μg/L），但其尿排出量达5.25 μg/g creatinine（男性）和2.74 μg/g creatinine（女性），提示可能存在食物链（如水稻、蔬菜）的二次暴露。铝的尿排出量（男性64.3 μg/g creatinine，女性97.5 μg/g creatinine）虽未超过致癌风险阈值，但其神经毒性已引起关注，需结合更长期追踪数据评估潜在健康影响。

**环境与健康关联的复杂性**
季节性差异分析显示，夏季饮用水中的铁、锂、铊浓度较冬季高41%-93%，而尿液中的钡（Ba）、铁（Fe）、铬（Cr）在冬季显著升高（p<0.05）。这种反常现象可能与冬季地表水补给增加导致污染稀释有关，而夏季地下水直饮比例上升加剧暴露。值得注意的是，尽管硼在饮用水中浓度普遍低于安全限值，但其尿排出量仍居首位，提示可能存在其他暴露途径（如食物或空气沉降）。

**方法学创新与局限性**
研究采用双重生物监测（水+尿）设计，突破传统仅关注单一暴露途径的局限。通过引入ICP-OES光谱技术，实现19种金属（loid）的高灵敏度检测（检出限0.043-2.81 μg/L）。但样本量（n=45/季节）和年龄跨度（20-60岁）可能限制结果普适性。此外，未考虑个体代谢差异对尿液检测结果的影响，且未追踪长期暴露效应。

**政策建议与未来方向**
研究提出三项关键改进建议：首先，需建立针对锂、汞、铊的饮用水安全阈值（当前伊朗标准未涵盖这些金属）；其次，应加强季节性监测，特别是夏季地下水直饮高峰期的风险管控；最后，需开展多介质暴露评估，整合食物链和职业暴露数据。未来研究可借鉴欧盟生物监测框架，建立包含年龄、性别、BMI分层分析模型，并引入机器学习技术预测长期健康风险。

本研究为干旱区城市的水质安全管理提供了重要依据，其揭示的“低水浓度-高生物暴露”悖论（如硼）对污染源解析具有重要指导意义。建议政府优先整治废弃冶炼厂周边水源地，并针对高暴露群体（如男性、老年人）开展专项健康筛查。同时，需加强区域间污染对比研究，当前数据显示Qom市汞污染水平显著高于全国均值（伊朗其他地区汞均值约2.1 μg/g creatinine），提示存在局地性污染源。