厄瓜多尔的高安第斯河流是致癌物质暴露的关键途径

研究评估了厄瓜多尔22条高安第斯山脉河流的水质，发现总石油烃（TPH）、粪肠球菌（FC）和铝含量100%超标，铁、浊度等参数也有较高超标率。通过CCME WQI、HPI和HEI指数结合致癌/非致癌风险评估，揭示儿童群体在干旱季节面临显著癌症风险（镉超标），非致癌风险（HI>1）占比46%，需针对季节、年龄和用水场景制定差异化管理策略。

　　

作者列表： Mercy Lucila Ilbay Yupa Rachele Piovanelli Tiziano Victor García-Mora Paúl Cisneros

研究机构： 水资源管理小组，科托帕希技术大学 地址：Av. Simón Rodríguez s/n, Barrio El Ejido, Sector San Felipe, 050104, Latacunga, 厄瓜多尔

摘要

安第斯山脉的河流一直存在严重的环境问题，主要源于污染，这威胁着人类健康。本研究评估了厄瓜多尔22条高海拔河流的水质，并根据季节性（干湿季节）、用水情况以及不同年龄组，分析了非致癌性和致癌性健康风险。共分析了29项物理化学和微生物参数，采用了CCME水质指数（WQI）、重金属污染指数（HPI）和重金属评估指数（HEI）进行评估。通过危险商数（HQ）、危险指数（HI）和癌症风险（CR）来估算人类健康风险。研究结果表明，100%的河流中总石油烃（TPH）、粪便大肠菌群（FC）和铝的含量超过了国家和国际标准；铁（73%）、浊度（62%）和铅仅在干季超过标准。CCME水质指数在干季将所有河流评为“边缘”或“差”等级，而在雨季，92%的河流适合娱乐用途，只有4%的河流适合人类饮用。平均HPI和HEI值表明整体上没有重金属毒性风险；然而，季节性变化显著影响水质，可能在某些河段引发严重问题。46%的河流存在非致癌性风险（HI > 1），其中金属污染的贡献顺序为：镉（Cd）> 铅（Pb）> 铜（As）> 六价铬（Cr(VI）），尤其是对儿童的影响更为严重（HI > 1.5）。所有河流中的镉相关癌症风险均超过了可接受阈值，尤其是在干季和儿童群体中；而六价铬和砷仅造成局部风险。多元分析突显了健康风险的加剧，尤其是对儿童的影响，强调了需要根据用水需求、年龄组和季节条件制定针对性的水资源管理策略。

引言

河流是陆地和水生生态系统的重要组成部分，为工业、生活和灌溉提供水资源。它们推动国家经济发展，同时提供娱乐、体育活动、灌溉、电力和沙资源（Kauffer和Torres，2023年）。然而，水质仍是一个全球性难题，受当地地质特征和人为活动的影响，并因气候变化而加剧（Damseth等，2024年；Laskar，2024年）。这种动态恶化了水资源状况，威胁到水资源安全并限制了社会经济发展（Ramalho等，2025年）。水质下降不仅影响生物多样性，还增加了重金属和致癌化合物的含量，其毒性和持久性成为日益严重的公共卫生问题（Dippong等，2024年）。近期研究强调需要综合方法来评估这些风险，包括先进的监测和分析技术（Ustao?lu等，2025年）。 水质评估有多种方法，每种方法都有其优势，有助于全面了解水资源状况（Nath等，2024年）。水质指数（WQI）是一种数学工具，将水质参数整合为一个指标，能在信息有限的情况下快速了解水资源状况并辅助决策（Matovelle等，2024年）。近年来，CCME水质指数通过整合多项参数，提供了不同地点、时期和用途下的河流状况的全面视图（Chan和Sahile，2024年），对水资源管理和污染控制非常有用（加拿大环境部长理事会，2017年）。然而，仅靠WQI可能无法完全反映重金属污染的复杂性，因此需要使用重金属污染指数（HPI）和重金属评估指数（HEI）来精确识别河流和含水层中的关键风险因素（Mihali和Dippong，2023年；Haque等，2024年）。 人类可通过多种途径接触河流中的重金属，包括饮用受污染的水、娱乐活动中的皮肤接触以及食用用受污染水灌溉的蔬菜（Meng等，2025年）。这些污染物降低了水资源的适用性，凸显了进行风险评估的必要性，将水质与公共卫生和环境安全联系起来（Munene等，2023年）。重金属可被人体吸收和/或积累，其毒性取决于暴露剂量、途径和持续时间（Jomova等，2024年）。长期暴露会导致肝脏和肾脏疾病以及致癌效应（Kormoker等，2023年）。 毒理学风险评估通过摄入和接触途径评估致癌性和非致癌性风险（Laskar，2024年）。危险商数（HQ）、危险指数（HI）和终生癌症风险（CR）等指标有助于量化对人类健康的不良影响概率（Munene等，2023年）。近期研究表明，这些指标是识别非致癌性和致癌性风险的重要工具，为水质管理和缓解措施提供科学依据（Jomova等，2024年；Kormoker等，2023年）。 在南美洲地区，巴西的一项研究发现人为活动恶化了水质，直接威胁人类健康（Ramalho等，2025年）。在秘鲁，43%的河流存在非致癌性风险，14%的河流对成人健康构成极高风险；而在哥伦比亚，Sinú河中检测到重金属，但毒性水平未对人类健康构成威胁（Lans等，2023年）。 在厄瓜多尔，大多数水质研究集中在太平洋沿岸，尤其是瓜亚斯河流域下游，评估了灌溉和饮用水的微生物水质时空变化（Montiel等，2023年）。该国南部地区研究了Paute河流域（Baja?a等，2021年）、Cuenca河流域（Jerves等，2020年）以及阿索格斯市的河流（García等，2018年）。中部地区研究了Machángara河和Esmeraldas河（Vinueza等，2021年）、安第斯地区的河流（Armijos等，2025年；Hampel等，2023年）以及基多市周边农村地区（Roldán-Reascos等，2024年）。这些研究主要集中在沿海地区、安第斯山麓、主要河流和厄瓜多尔南部（采矿区），但未涉及高海拔安第斯河流（河流源头）。同样，对人类健康风险的评估也仅限于有限参数和海拔低于1500米的沿海水域（Mestanza等，2024年）、亚马逊河东北部山麓（Galarza等，2023年）、中部山麓和亚马逊河谷（Mestanza等，2023年）以及该国南部地区（Escobar等，2021年；Jiménez等，2021年）。 尽管在水质和健康风险评估方面取得了进展，但对高海拔安第斯河流的研究仍不足，尤其是将季节性变化、用水情况和年龄组纳入研究的方面。在厄瓜多尔安第斯山区，农村社区（贫困且偏远）通常通过带有基本氯化处理的管道系统获取饮用水，这无法保证完全的卫生标准（SWISSAID，2023年），导致反复出现健康问题，尤其是胃肠道疾病和慢性污染相关风险（IDB，2025年；INEC，2024年）。此外，气候变异性改变河流流量（Shen等，2025年）；复杂的火山地质构造释放砷（As）、铁（Fe）、锰（Mn）、铅（Pb）和锌（Zn）（Santamaría等，2022年）；以及土地利用方式增加了沉积物和污染物负荷。 本研究首次对厄瓜多尔高海拔河流的水质进行了多变量评估，结合了CCME水质指数、重金属污染指数和脆弱人群的健康风险评估。考虑了干湿季节及其适合家庭和娱乐用途的情况，使用HQ、HI和CR对两个年龄组（儿童和成人）进行了风险评估，量化了对人类健康的不良影响概率。该方法的创新之处在于将水质评估方法与脆弱人群的毒理学风险分析相结合，为厄瓜多尔安第斯山区的水资源综合管理提供了前所未有的科学依据。

研究区域

研究区域位于厄瓜多尔安第斯山脉中部，包括该国三个主要河流流域的源头：瓜亚斯河流域（GRB）、埃斯梅拉达斯河流域（ERB）和帕斯塔萨河流域（PRB）（图1）。前两个流域最终流入太平洋，第三个流域流入亚马逊河。研究河流的海拔在1500至3884米之间，经历两种水文特征：洪水期（2月至6月）和枯水期（7月至...）

厄瓜多尔高海拔河流的全面特征分析

表2通过描述性统计描述了高海拔河流的物理化学、微生物和重金属参数，这些参数用于两种用途。对于人类饮用，总硬度平均值表明这些水属于硬水，范围在20.4至1000毫克/升之间。62%的河流浊度超过规定限值，变化范围较大（0.11至609 NTU），影响了消毒效果。总碱度范围在21.4至1000毫克/升之间...

结论

本研究旨在评估厄瓜多尔中部22条高海拔河流的水质及相关健康风险，填补了关于为脆弱农村人口提供饮用水和生活用水的源头河流监管和监测不足的知识空白。厄瓜多尔中部的高海拔河流存在持续的水质问题，微生物污染、碳氢化合物和某些金属导致慢性非致癌性健康风险...

CRediT作者贡献声明

Mercy Lucila Ilbay Yupa：撰写 – 审稿与编辑，撰写初稿，资金筹集，概念构思。 Rachele Piovanelli Tiziano：方法论，概念构思。 Victor García-Mora：撰写初稿，数据整理，概念构思。 Paúl Cisneros：撰写 – 审稿与编辑，概念构思。

致谢

本研究得到了科托帕希技术大学[DIRGI-CP2021–001]和科托帕希自治政府的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。