《Journal of Hazardous Materials Advances》：Heavy Metal Toxicity and Health Risk in water body of Habiganj Industrial Region: An Integrated Assessment Using Spatial Modeling, Monte Carlo Simulation, and PMF
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本研究针对孟加拉国哈比甘杰工业区水体重金属污染问题，采用空间建模、蒙特卡洛模拟和正矩阵分解（PMF）等综合方法，评估了水体重金属污染状况、健康风险及污染来源。研究发现该区域Cr、Fe、Mn、Zn、Cu、Ni、Co、As、Pb等重金属浓度普遍超标，40%和17%的水样分别被HPI和WQI指数评为不适宜饮用。通过PMF识别出工业废水和城市径流为主要污染源，空间分析显示中部和南部为污染热点区。健康风险评估表明，儿童面临更高的致癌风险（TCR>10?4）。该研究为工业区重金属污染防控提供了科学依据，对政策制定和环境监测具有重要指导意义。
在孟加拉国东北部的哈比甘杰工业区，密集的工业化进程在推动经济发展的同时，也给当地水环境带来了严峻挑战。未经处理的工业废水直接排入河流，导致水体中重金属含量急剧上升，对水生生态系统和周边居民健康构成严重威胁。尽管已有研究关注该区域的水质问题，但缺乏对重金属污染来源、空间分布特征以及健康风险的系统性评估。特别是如何结合多种先进技术手段，如地理信息系统（GIS）、正矩阵分解（PMF）和蒙特卡洛模拟（MCS），对污染进行精准溯源和风险量化，仍是当前研究的空白点。
为此，来自沙贾拉尔科技大学地理与环境系的研究团队在《Journal of Hazardous Materials Advances》上发表了题为“Heavy Metal Toxicity and Health Risk in water body of Habiganj Industrial Region: An Integrated Assessment Using Spatial Modeling, Monte Carlo Simulation, and PMF”的研究论文。该研究通过在哈比甘杰工业区采集30个水样，综合运用污染指数评估、空间插值分析、PMF源解析和蒙特卡洛健康风险模拟等方法，首次对该区域水体的重金属污染状况、生态风险及人体健康影响进行了全面评估。
研究主要采用了以下关键技术方法：通过现场采样和实验室分析测定水体的理化参数和重金属浓度；利用污染指数（如HPI、WQI）和生态风险指数（如PER）评估污染程度；应用GIS进行空间插值生成污染分布图；采用PMF模型解析重金属污染来源；结合蒙特卡洛模拟进行健康风险概率评估，量化成人和儿童通过饮水和皮肤接触途径的致癌与非致癌风险。
3.1. 水体理化特性
对30个水样的分析结果显示，多数重金属浓度超过国际和孟加拉国本国标准。其中，砷（As）的平均浓度达0.195 mg/L，远高于WHO限值（0.001 mg/L）；铜（Cu）平均浓度为0.581 mg/L，也显著超标。空间分布图显示，中部和南部工业集中区重金属污染最为严重，与工业废水排放点高度重合。
3.2. 重金属污染状况
污染指数评估表明，重金属污染指数（HPI）和水质指数（WQI）均显示该区域水体受到严重污染。40%的水样HPI指数表明不适宜饮用，17%的水样WQI指数也显示水质差。重金属毒性负荷（HMTL）计算结果显示，砷和铜是主要的毒性贡献元素，某些样点的毒性负荷超过安全阈值数倍。
3.3. 污染状况评估
通过总污染指数（TCI）、修正污染指数（MCI）和污染负荷指数（PLI）等多指标评估，发现研究区域普遍处于高度污染状态。空间可视化结果显示，污染热点集中在工业区周边，特别是金属加工、制革和纺织企业集中的区域。
3.4. 重金属毒性负荷与去除率
HMTL分析表明，砷、铜、铬等元素的毒性负荷显著偏高。计算显示，钴（Co）、砷（As）和铬（Cr）的去除需求分别高达99.90%、99.83%和97.42%，反映出治理的紧迫性。
3.5. 水质总体评价
HPI和WQI的空间分布高度一致，共同指证中部工业区水质最差。某些样点虽然重金属污染不突出，但受有机物污染影响，WQI指数仍显示水质不佳，说明污染源的多样性。
3.6. 健康风险评估结果
健康风险评价显示，通过饮水途径，砷、铅、钴对成人和儿童均构成非致癌风险（HI>1）。儿童的总致癌风险（TCR）平均为1.46×10?2，远高于可接受水平（10?4）。蒙特卡洛模拟证实了评估结果的可信性，儿童群体由于体重较轻和暴露行为差异，风险显著高于成人。
3.7. 重金属迁移与脆弱区
水流模式分析表明，污染物沿河道向下游扩散，中部工业区是主要污染源。脆弱性区划将研究区分为四个风险等级，工业集中区列为高风险区，需优先管控。
3.8. 污染源解析
PMF模型解析出三个主要污染源：因子1以铁、铅为主，代表天然源；因子2以锰、钴为主，体现工业与人为混合源；因子3以锌、铜为主，明确为工业排放源。热图聚类分析进一步验证了工业活动与重金属浓度的空间相关性。
3.9. 研究局限与展望
本研究存在单次采样、样本量有限等不足，未来需开展长期监测，并拓展至地下水与沉积物研究。结合气候变化因素，将有助于完善污染迁移模型。
研究表明，哈比甘杰工业区水体已受到严重重金属污染，工业废水是主要污染源，尤其对儿童健康构成显著致癌风险。污染空间分布呈现明显的工业源特征，中部和南部是重点治理区域。该研究通过综合运用PMF、GIS和蒙特卡洛模拟等先进技术，为工业区重金属污染治理提供了方法学范例。研究结果对孟加拉国及其他类似工业化地区的环境监管政策制定具有重要参考价值，强调需采取严格的工业废水处理措施和分区管理策略，以保障水环境安全和居民健康。
