地下水是中国农村居民饮用水的主要来源。但是,我国农村地下水中有机微污染物和金属的存在水平及其对人群的健康风险尚不清楚。另外,由于毒性阈值的缺失,前人研究仅对部分检出的化合物进行了健康风险评价。本研究对中国166个农村地下水样品中的538种极性有机微污染物和25种金属进行了定量分析。在此基础上,结合本课题组对农村地下水中半挥发性有机物的研究结果,利用美国环保署发展的健康风险评价模型,考虑经口暴露途径,系统评价了地下水中残留的有机微污染物(OMPs)和金属对我国农村居民的健康风险。结果表明:(1)在我国农村地下水中共检出126种极性有机微污染物,检出率为97%,包括62种极性农药、49种药物及个人护理品、6种工业化学品、3种食品添加剂和7种其他类化合物,总浓度范围为未检出(n.d.)–8.0μg/L。在辽宁、四川、江西和广东等地区检出了较高浓度的极性有机微污染物(>1μg/L)。9种极性有机微污染物在地下水样品中的检出率高于30%,包括:可替宁(中位数-最大值,ng/L:0.66-48),磺胺甲恶唑(0.71-56),脱乙基阿特拉津(0.051-265),多菌灵(n.d.-77),嘧菌酯(n.d.-4.2),非草隆(n.d.-58),三氯蔗糖(n.d.-4162),金刚烷胺(n.d.-1910),二苯甲酮-3(n.d.-356)。另外,本研究在中国农村地下水中共检出25种金属(其中包括12种重金属),单一金属的平均浓度最小值为0.01μg/L,最大值为5.97×103μg/L。在部分地下水采样点中,Mn、As、Cd、Ba、Pb、Sb、B、Se、Mo、Tl、Hg或Ni的检出浓度高于中国,美国和WHO的饮用水标准。(2)为了全面评价地下水中检出的污染物对当地居民的非致癌和致癌风险,本研究发展了一种获取污染物毒性阈值的综合策略,即结合数据库收集、实验数据外推以及定量结构–活性关系(QSAR)模型预测的方法,以填补健康风险评价中毒性阈值的缺失。为了定量健康风险评价中的不确定性,本研究开发了一种基于的蒙特卡罗模拟的算法,考虑了暴露评价和毒性阈值的不确定性,更准确地计算了非致癌和致癌风险。结果显示,地下水中OMPs的总非致癌风险基本可忽略,但是在31%的采样点,地下水中金属的残留可能对当地居民造成高风险。本研究对42种致癌物(38种OMPs和4种金属)的致癌风险进行了评价。利用蒙特卡罗模拟计算了每个采样点中致癌风险高于10-6或10-4的概率,结果显示,在91%的采样点中,致癌风险高于10-6的概率超过90%,表明这些地区地下水中的致癌物可能对人群造成不可忽略的风险;17%的采样点的致癌风险高于10-4的概率超过90%,表明这些地区地下水中的致癌物可能对人群造成高致癌风险。利用反距离权重法预测的全国农村地下水中有机微污染物和金属的致癌风险结果发现,我国云南、宁夏、吉林、河北、天津和山东等省市的部分地下水中的污染物对当地居民可能造成高风险。致癌风险主要是由地下水中的金属污染导致的(对总风险的平均贡献率:83%)。为了识别高风险的特征物质,本研究筛选出单一物质对OMPs或金属的总风险贡献率高于10%的物质,分别为:硝基苯、邻苯二甲酸二乙基己酯、磺胺甲恶唑、Li、As、Sr、Cr。本研究提供了全国农村地下水污染和风险的全景图,为解决中国农村人口饮用水安全问题提供基础数据和技术支持。我们识别的地下水中高风险污染物,对中国和其他国家地下水的保护和风险管理具有重要作用。另外,本研究提出的获取污染物毒性阈值的综合策略,对全面评价污染物的健康风险提供了可行性。本研究开发的一种基于蒙特卡罗模拟的算法,考虑了健康风险评价模型中暴露参数和不同来源的毒性阈值的不确定性,提供了一种更可靠地计算健康风险的方法。