《Science of The Total Environment》：High Andean rivers in Ecuador as critical pathways for carcinogenic exposure
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研究評估了厄瓜多爾22條高安第斯山脈河流的水質，發現總石油烴（TPH）、糞腸球菌（FC）和鋁含量100%超標，鐵、濁度等參數也有較高超標率。通過CCME WQI、HPI和HEI指數結合致癌/非致癌風險評估，揭示兒童群體在干旱季節面臨顯著癌癥風險（鎘超標），非致癌風險（HI>1）占比46%，需針對季節、年齡和用水場景制定差異化管理策略。
作者列表：
Mercy Lucila Ilbay Yupa
Rachele Piovanelli Tiziano
Victor García-Mora
Paúl Cisneros
研究機構：
水資源管理小組，科托帕希技術大學
地址：Av. Simón Rodríguez s/n, Barrio El Ejido, Sector San Felipe, 050104, Latacunga, 厄瓜多爾
摘要
安第斯山脈的河流一直存在嚴重的環境問題，主要源于污染，這威脅著人類健康。本研究評估了厄瓜多爾22條高海拔河流的水質，并根據季節性（干濕季節）、用水情況以及不同年齡組，分析了非致癌性和致癌性健康風險。共分析了29項物理化學和微生物參數，采用了CCME水質指數（WQI）、重金屬污染指數（HPI）和重金屬評估指數（HEI）進行評估。通過危險商數（HQ）、危險指數（HI）和癌癥風險（CR）來估算人類健康風險。研究結果表明，100%的河流中總石油烴（TPH）、糞便大腸菌群（FC）和鋁的含量超過了國家和國際標準；鐵（73%）、濁度（62%）和鉛僅在干季超過標準。CCME水質指數在干季將所有河流評為“邊緣”或“差”等級，而在雨季，92%的河流適合娛樂用途，只有4%的河流適合人類飲用。平均HPI和HEI值表明整體上沒有重金屬毒性風險；然而，季節性變化顯著影響水質，可能在某些河段引發嚴重問題。46%的河流存在非致癌性風險（HI > 1），其中金屬污染的貢獻順序為：鎘（Cd）> 鉛（Pb）> 銅（As）> 六價鉻（Cr(VI）），尤其是對兒童的影響更為嚴重（HI > 1.5）。所有河流中的鎘相關癌癥風險均超過了可接受閾值，尤其是在干季和兒童群體中；而六價鉻和砷僅造成局部風險。多元分析突顯了健康風險的加劇，尤其是對兒童的影響，強調了需要根據用水需求、年齡組和季節條件制定針對性的水資源管理策略。
引言
河流是陸地和水生生態系統的重要組成部分，為工業、生活和灌溉提供水資源。它們推動國家經濟發展，同時提供娛樂、體育活動、灌溉、電力和沙資源（Kauffer和Torres，2023年）。然而，水質仍是一個全球性難題，受當地地質特征和人為活動的影響，并因氣候變化而加劇（Damseth等，2024年；Laskar，2024年）。這種動態惡化了水資源狀況，威脅到水資源安全并限制了社會經濟發展（Ramalho等，2025年）。水質下降不僅影響生物多樣性，還增加了重金屬和致癌化合物的含量，其毒性和持久性成為日益嚴重的公共衛生問題（Dippong等，2024年）。近期研究強調需要綜合方法來評估這些風險，包括先進的監測和分析技術（Ustao?lu等，2025年）。
水質評估有多種方法，每種方法都有其優勢，有助于全面了解水資源狀況（Nath等，2024年）。水質指數（WQI）是一種數學工具，將水質參數整合為一個指標，能在信息有限的情況下快速了解水資源狀況并輔助決策（Matovelle等，2024年）。近年來，CCME水質指數通過整合多項參數，提供了不同地點、時期和用途下的河流狀況的全面視圖（Chan和Sahile，2024年），對水資源管理和污染控制非常有用（加拿大環境部長理事會，2017年）。然而，僅靠WQI可能無法完全反映重金屬污染的復雜性，因此需要使用重金屬污染指數（HPI）和重金屬評估指數（HEI）來精確識別河流和含水層中的關鍵風險因素（Mihali和Dippong，2023年；Haque等，2024年）。
人類可通過多種途徑接觸河流中的重金屬，包括飲用受污染的水、娛樂活動中的皮膚接觸以及食用用受污染水灌溉的蔬菜（Meng等，2025年）。這些污染物降低了水資源的適用性，凸顯了進行風險評估的必要性，將水質與公共衛生和環境安全聯系起來（Munene等，2023年）。重金屬可被人體吸收和/或積累，其毒性取決于暴露劑量、途徑和持續時間（Jomova等，2024年）。長期暴露會導致肝臟和腎臟疾病以及致癌效應（Kormoker等，2023年）。
毒理學風險評估通過攝入和接觸途徑評估致癌性和非致癌性風險（Laskar，2024年）。危險商數（HQ）、危險指數（HI）和終生癌癥風險（CR）等指標有助于量化對人類健康的不良影響概率（Munene等，2023年）。近期研究表明，這些指標是識別非致癌性和致癌性風險的重要工具，為水質管理和緩解措施提供科學依據（Jomova等，2024年；Kormoker等，2023年）。
在南美洲地區，巴西的一項研究發現人為活動惡化了水質，直接威脅人類健康（Ramalho等，2025年）。在秘魯，43%的河流存在非致癌性風險，14%的河流對成人健康構成極高風險；而在哥倫比亞，Sinú河中檢測到重金屬，但毒性水平未對人類健康構成威脅（Lans等，2023年）。
在厄瓜多爾，大多數水質研究集中在太平洋沿岸，尤其是瓜亞斯河流域下游，評估了灌溉和飲用水的微生物水質時空變化（Montiel等，2023年）。該國南部地區研究了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）。中部地區研究了Machángara河和Esmeraldas河（Vinueza等，2021年）、安第斯地區的河流（Armijos等，2025年；Hampel等，2023年）以及基多市周邊農村地區（Roldán-Reascos等，2024年）。這些研究主要集中在沿海地區、安第斯山麓、主要河流和厄瓜多爾南部（采礦區），但未涉及高海拔安第斯河流（河流源頭）。同樣，對人類健康風險的評估也僅限于有限參數和海拔低于1500米的沿海水域（Mestanza等，2024年）、亞馬遜河東北部山麓（Galarza等，2023年）、中部山麓和亞馬遜河谷（Mestanza等，2023年）以及該國南部地區（Escobar等，2021年；Jiménez等，2021年）。
盡管在水質和健康風險評估方面取得了進展，但對高海拔安第斯河流的研究仍不足，尤其是將季節性變化、用水情況和年齡組納入研究的方面。在厄瓜多爾安第斯山區，農村社區（貧困且偏遠）通常通過帶有基本氯化處理的管道系統獲取飲用水，這無法保證完全的衛生標準（SWISSAID，2023年），導致反復出現健康問題，尤其是胃腸道疾病和慢性污染相關風險（IDB，2025年；INEC，2024年）。此外，氣候變異性改變河流流量（Shen等，2025年）；復雜的火山地質構造釋放砷（As）、鐵（Fe）、錳（Mn）、鉛（Pb）和鋅（Zn）（Santamaría等，2022年）；以及土地利用方式增加了沉積物和污染物負荷。
本研究首次對厄瓜多爾高海拔河流的水質進行了多變量評估，結合了CCME水質指數、重金屬污染指數和脆弱人群的健康風險評估。考慮了干濕季節及其適合家庭和娛樂用途的情況，使用HQ、HI和CR對兩個年齡組（兒童和成人）進行了風險評估，量化了對人類健康的不良影響概率。該方法的創新之處在于將水質評估方法與脆弱人群的毒理學風險分析相結合，為厄瓜多爾安第斯山區的水資源綜合管理提供了前所未有的科學依據。
研究區域位于厄瓜多爾安第斯山脈中部，包括該國三個主要河流流域的源頭：瓜亞斯河流域（GRB）、埃斯梅拉達斯河流域（ERB）和帕斯塔薩河流域（PRB）（圖1）。前兩個流域最終流入太平洋，第三個流域流入亞馬遜河。研究河流的海拔在1500至3884米之間，經歷兩種水文特征：洪水期（2月至6月）和枯水期（7月至...）
表2通過描述性統計描述了高海拔河流的物理化學、微生物和重金屬參數，這些參數用于兩種用途。對于人類飲用，總硬度平均值表明這些水屬于硬水，范圍在20.4至1000毫克/升之間。62%的河流濁度超過規定限值，變化范圍較大（0.11至609 NTU），影響了消毒效果。總堿度范圍在21.4至1000毫克/升之間...
本研究旨在評估厄瓜多爾中部22條高海拔河流的水質及相關健康風險，填補了關于為脆弱農村人口提供飲用水和生活用水的源頭河流監管和監測不足的知識空白。厄瓜多爾中部的高海拔河流存在持續的水質問題，微生物污染、碳氫化合物和某些金屬導致慢性非致癌性健康風險...
Mercy Lucila Ilbay Yupa：撰寫 – 審稿與編輯，撰寫初稿，資金籌集，概念構思。
Rachele Piovanelli Tiziano：方法論，概念構思。
Victor García-Mora：撰寫初稿，數據整理，概念構思。
Paúl Cisneros：撰寫 – 審稿與編輯，概念構思。
本研究得到了科托帕希技術大學[DIRGI-CP2021–001]和科托帕希自治政府的支持。
作者聲明沒有已知的可能影響本文研究的財務利益或個人關系。
