HUMAN EXPOSURE AND RISK ANALYSIS OF FEW HEAVY METALS IN DRINKING WATER: A GLOBAL PERSPECTIVE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS_Thesis_book_g202313530.pdf Restricted to Repository staff only until 23 December 2026. Download (4MB)

Arabic Abstract

تُعدّ ملوّثات المعادن الثقيلة في مياه الشرب قضيةً من قضايا الصحة العامة. أجرَت هذه الدراسة تقييماً احتماليّاً للمخاطر لستة معادن ثقيلة يُبلَغ عنها شائعاً (الزرنيخ [As]، الرصاص [Pb]، الزئبق [Hg]، الكادميوم [Cd]، الكروم [Cr]، والنيكل [Ni]) في مياه الشرب عبر القارات الست (آسيا، أوروبا، أفريقيا، أمريكا الشمالية، أمريكا الجنوبية، وأوقيانوسيا) باستخدام بيانات تمتد من عام 2000 إلى عام 2024. جرى توصيف البيانات ومقارنتها بين جميع القارات. وتمّ تقدير تعرّض الإنسان والمخاطر المرتبطة به من حيث مخاطر السرطان (CRs) وفقدان سنوات العمر المصححة باحتساب العجز (DALYs). استُخدمت محاكاة مونت كارلو لتوليد 5000 سيناريو عشوائي بهدف إدراج عدم اليقين في تقييم المخاطر. أظهرت أفريقيا متوسط تركيزات في مياه الشرب لكل من As وPb وHg وCd وCr وNi بلغت على التوالي 176.7 و123.3 و93.7 و80.2 و91.0 و35.1 ميكروغرام/لتر. وفي آسيا بلغت هذه القيم 12.2 و22.2 و0.96 و13.4 و51.6 و31.0 ميكروغرام/لتر على التوالي. وقد قُدّرت المتوسطات الإجمالية لمخاطر السرطان في آسيا وأوروبا وأمريكا الشمالية وأمريكا الجنوبية وأفريقيا وأوقيانوسيا بـ 3.25×10⁻⁴ و1.34×10⁻⁴ و2.26×10⁻⁴ و1.18×10⁻³ و4.1×10⁻³ و5.83×10⁻⁵ على التوالي، في حين بلغت المتوسطات الإجمالية لفقدان DALYs في هذه القارات 1.48×10⁵ و7.14×10³ و1.20×10⁴ و5.51×10⁴ و8.63×10⁵ و2.68×10² على التوالي. في جميع القارات، كان الجزء غير العضوي من الزرنيخ (iAs) المسبّب لمخاطر السرطان هو المسرطن المهيمن، إذ ساهم بنسبة تتراوح بين 45% و91% من إجمالي مخاطر السرطان. وكان فقدان DALYs الأعلى في أفريقيا (8.63×10⁵)، ويُعزى ذلك أساساً إلى سرطانات المثانة الناتجة عن الزرنيخ وسرطانات الرئة الناتجة عن الكادميوم. وقد بلغ العبء الاقتصادي العالمي 29 مليار دولار أمريكي، استحوذت أفريقيا على ما يقارب 52% منه. وأظهر تحليل الحساسية أن iAs هو العامل الرئيسي، في حين أظهر خفض تركيزات As انخفاضاً ملحوظاً في المخاطر. وتشير النتائج إلى أن تلوث المعادن الثقيلة يمثل قضية صحة عامة تتطلب إجراءات حاسمة في أفريقيا وأمريكا الجنوبية وآسيا.

English Abstract

Heavy metal contamination in drinking water is a public health issue. This study conducted a probabilistic risk assessment for six commonly reported heavy metals (arsenic [As], lead [Pb], mercury [Hg], cadmium [Cd], chromium [Cr] and nickel [Ni]) in drinking water in the six continents (Asia, Europe, Africa, North America, South America and Oceania) using the data from 2000 to 2024. The data were characterized and compared for all continents. Human exposure and risks were quantified in terms of cancer risks (CRs) and loss of disability-adjusted life years (DALYs). Monte Carlo simulation was employed to generate 5000 random scenarios to incorporate uncertainty in risk assessment. Africa exhibited the average concentrations of As, Pb, Hg, Cd, Cr and Ni in drinking water of 176.7, 123.3, 93.7, 80.2, 91.0 and 35.1 µg/L respectively. In Asia, these were 12.2, 22.2, 0.96, 13.4, 51.6 and 31.0 µg/L respectively. The overall averages of cancer risks in Asia, Europe, North America, South America, Africa and Oceania were predicted to be 3.25×10-4, 1.34×10-4, 2.26×10-4, 1.18×10-3, 4.1×10-3 and 5.83×10-5 respectively while the averages of overall DALYs in these continents were 1.48105, 7.14103, 1.20104, 5.51104, 8.63105 and 2.68102 respectively. In all continents, inorganic fraction of arsenic (iAs) that imposed cancer risks was the dominant carcinogen, contributing 45 - 91% to total cancer risks. The loss of DALYs were highest in Africa (8.63105), due mainly to arsenic-induced bladder and cadmium-induced lung cancers. The global economic burden was US$ 29 billion, with Africa accounting for almost 52%. Sensitivity analysis identified iAs as the key parameter while reduction of iAs showed significant decrease in risks. The heavy metal contamination is a public health issue that requires decisive actions in Africa, South America and Asia.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering > Water and Environmental Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Chowdhury, Md Shakhawat Hossain
Committee Members:	Al-Suwaiyan, Mohammad Saleh and Vohra, Muhammad Shariq
Depositing User:	MD. JAHIM SHORIF (g202313530)
Date Deposited:	25 Dec 2025 08:27
Last Modified:	25 Dec 2025 08:27
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143861