[论文解读] The concentration and health risk assessment of heavy metals and microorganisms in the groundwater of Lagos, Southwest Nigeria

Tajudeen Yahaya, Esther Oladele+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 13, 2021

Heavy metals in environment参考文献 24被引用 11

一句话总结

本研究采用原子吸收光谱法和微生物学检测，评估了尼日利亚拉各斯州伊瓦亚、马科科和伊拉杰地区钻井和水井中地下水的重金属和微生物污染情况。尽管危害 quotient（HQ）和每日摄入量值均低于1，但检测到铅（Pb）、镍（Ni）和镉（Cd）的水平超过安全限值，表明存在健康风险，需在饮用前进行水处理。

ABSTRACT

Contaminated water is increasingly linked to diseases worldwide, necessitating the safety evaluation of the sources of domestic and drinking water in every locality. The present study aimed to assess water safety in terms of lead (Pb), nickel (Ni), cadmium (Cd), copper (Cu), chromium (Cr), zinc (Zn), and microorganisms in the borehole and well water in Iwaya, Makoko, and Ilaje in Lagos, Nigeria. Water samples were subjected to atomic absorption spectroscopy (AAS) and microbiological examinations using standard protocols and compared with the World Health Organization (WHO) permissible limits. The average daily ingestion (ADI) and hazard quotient (HQ) of the selected heavy metals were also calculated using standard formulas. The AAS indicated that the borehole and well water of the three locations contained non-permissible levels of Pb, Ni, and Cd (only the well water in Ilaje), while Zn, Cu, and Cr were normal. In addition, the microbiological examinations showed that the borehole and well water of the three locations contained abnormal bacteria and coliform counts (well water only). The ADI and HQ of the selected heavy metals were less than one, which is the threshold at which a substance is considered safe for consumption. Water could pose some health risks, and the consumers in high-risk areas should consider water treatment before consumption.

研究动机与目标

• 评估尼日利亚拉各斯地区地下水用于家庭和饮用的安全性。
• 测定钻井和井水中原定重金属（Pb、Ni、Cd、Cu、Cr、Zn）的浓度。
• 评估相同水源中的微生物污染水平。
• 计算重金属的健康风险指数（ADI 和 HQ）。
• 根据污染水平，为高风险区域推荐水处理措施。

提出的方法

• 从尼日利亚拉各斯州伊瓦亚、马科科和伊拉杰地区的钻井和井中采集水样。
• 使用原子吸收光谱法（AAS）测定重金属浓度，并与世界卫生组织（WHO）允许限值进行对比。
• 采用标准方法进行微生物学分析，以检测大肠菌群及其他细菌。
• 基于平均每日饮水量和金属浓度，使用标准公式计算每日摄入剂量（ADI）。
• 使用公式 HQ =（金属的平均每日摄入量）/（参考剂量）计算每种金属的危害 quotient（HQ）。
• 将结果与WHO指南进行比较，以评估健康风险和水质安全性。

实验结果

研究问题

• RQ1 尼日利亚拉各斯州伊瓦亚、马科科和伊拉杰地区钻井和井水中铅（Pb）、镍（Ni）、镉（Cd）、铜（Cu）、铬（Cr）和锌（Zn）的浓度是多少？
• RQ2 所测得的重金属水平与WHO允许限值相比如何？
• RQ3 地下水水源中的微生物污染水平（大肠菌群和细菌）如何？
• RQ4 重金属的计算危害 quotient（HQ）和平均每日摄入量（ADI）是否低于安全阈值1？
• RQ5 污染对公共健康的影响是什么？推荐哪些水处理措施？

主要发现

• 伊瓦亚、马科科和伊拉杰三地的钻井和井水均含有超过允许限值的铅（Pb）、镍（Ni）和镉（Cd），其中伊拉杰地区井水的镉（Cd）浓度尤为升高。
• 所有采样点的锌（Zn）、铜（Cu）和铬（Cr）浓度均在WHO允许限值范围内。
• 微生物学分析显示，钻井水和井水中大肠菌群和细菌的计数异常偏高，其中井水的污染程度更高。
• 所有选定重金属的平均每日摄入量（ADI）和危害 quotient（HQ）均低于1，表明在当前暴露水平下个体风险较低。
• 尽管HQ和ADI值较低，但有毒金属浓度超过安全限值，提示可能存在长期健康风险，因此必须进行水处理。
• 高风险地区居民应在接受饮用前对地下水进行处理，因为污染水平已超过安全阈值。