综合性水质评估与受采矿影响的地下水的地质统计分析：多参数评估方法

《Journal of African Earth Sciences》：Integrative Water Quality Assessment and Geostatistical Analysis of Mining-Impacted Groundwater: A Multi-Parameter Evaluation

本研究针对尼日利亚Itagunmodi地区 artisanal gold mining 造成的地下水污染，采用多参数水质指数（WAWQI, CCME-WQI）、统计检验与EBK地统计学，分析15个样本的物理化学及重金属指标，发现铅（100%超标）、镉（67%）、砷（80%）显著超标，水质分类为“较差至极差”，揭示汞-氰化物协同迁移及钙质岩溶解主导的硬度与镁关联，划定西南铅、东北砷汞热点，凸显现行监管标准不足，并提出全球可复制的综合评估方法。

　　

约翰逊·阿约米德·伊布昆|阿约米德·埃马纽埃尔·奥卢巴朱|蒂蒂洛佩·克里斯蒂安娜·萨凯耶|萨姆森·法维尔·托马斯|塞欣德·阿尤拉·阿金比奥拉|拉比·埃拉博

尼日利亚翁多州阿库雷联邦技术大学遥感与地球科学信息系统系

摘要

手工金矿开采地区的水质受到多种污染物的严重威胁，然而综合评估这些污染物的方法（包括监管合规性、污染源分配和空间分布）却十分缺乏。本研究通过采用一种标准化框架，对尼日利亚伊塔贡莫迪地区的地下水进行了综合评估，该框架结合了多参数水质指数（WAWQI、CCME-WQI）、统计假设检验（使用Cohen’s d效应量）、皮尔逊相关性分析以及经验贝叶斯克里金（EBK）地理统计方法。共分析了15个地下水样本，检测了其物理化学参数、重金属和离子含量，并与WHO、NSDWQ和BIS标准进行了对比。假设检验结果显示，铅（Pb）（100%的样本，Cohen’s d = 4.05）、镉（Cd）（67%，d = 0.82）和砷（As）（80%，d = 1.25）的含量均显著超过了允许限值，因此整体水质被评定为“差”至“非常差”。相关性分析还发现了一些显著的协同作用，尤其是汞（Hg）与氰化物（r = 0.784，p = 0.0005）以及总硬度与镁（r = 0.934，p < 0.001）之间的相互作用，这表明采矿活动可能是这些污染物的共同来源；其中白云石的溶解是一个关键的地球化学过程。EBK建模揭示了各污染物的空间热点分布：铅主要集中于西南部地区，而砷和汞则主要分布在东北部，为有针对性的治理工作提供了重要的依据。研究结果凸显了严重的公共卫生危机，并指出了现行宽松监管标准的不足。此外，该方法为全球采矿地区的污染评估提供了一种可复制的先进方法，强调了将多指标评估与地理空间分析和统计方法相结合的必要性，以实现可持续的水资源管理。

部分内容摘录

引言

水质对环境可持续性、公共卫生和经济发展至关重要，它是生态完整性与人类福祉之间的关键纽带（Mendon?a等人，2023年）。全球范围内，由于城市化、工业化和采矿活动导致的水污染严重威胁着人们的健康，并破坏了饮用水和灌溉用水的质量（Kujiek & Sahile，2024年）。令人担忧的是，超过80%的废水未经处理就被直接排放到河流和海洋中（Lin等人，2022年）。

研究区域

研究区域伊塔贡莫迪（图1）位于尼日利亚奥孙州的阿塔库莫萨西地方政府辖区，以手工和小规模金矿开采活动闻名（Akinbiola等人，2016年）。该地区属于尼日利亚西南部的热带雨林地带，气候湿润，具有明显的干湿季节（Olajide-Kayode等人，2020年）。年降水量在1200毫米至2000毫米之间，为茂密的植被和众多的溪流提供了良好的生长条件。

统计假设检验与效应量分析

水质合规性评估的统计假设检验和效应量分析（表5、表6、表7）显示，各项参数的偏差普遍超出了WHO、NSDWQ和BIS制定的标准。与WHO标准相比，15个参数中有14个存在显著偏差（p < 0.05），只有汞（Hg）的结果不显著（p = 0.577263，超标率为33.33%，Cohen’s d = 0.276）。

结论

本研究对尼日利亚伊塔贡莫迪地区的地下水质量进行了全面评估，发现该地区存在严重的污染问题，对环境和公共卫生造成了严重威胁。通过结合水质指数、统计分析和地理空间建模的综合性方法，我们证实手工金矿开采活动导致了水资源的严重退化，尤其是重金属污染。

作者贡献声明

塞欣德·阿尤拉·阿金比奥拉：撰写、审稿与编辑、方法论设计、数据收集与分析。拉比·埃拉博：数据可视化、软件开发、方法论设计。蒂蒂洛佩·克里斯蒂安娜·萨凯耶：数据可视化、验证、软件应用、方法论设计、正式数据分析。萨姆森·法维尔·托马斯：撰写、审稿与编辑、软件应用、正式数据分析。约翰逊·阿约米德·伊布昆：初稿撰写、数据可视化、验证、软件应用、资源协调、方法论设计、正式数据分析、数据管理、概念构思。

未引用参考文献

Ahmed等人，2022年；Emmanuel，2023年；Fortes等人，2023年；Kujiek和Sahile，2023年；Nyagongo等人，2024年；Ojukwu等人，2022年；Sylvie等人，2024年；Toto，2017年。

临床试验编号

不适用

伦理声明

不适用

出版同意

不适用

参与同意

不适用

数据获取

数据可向作者索取

利益冲突

作者声明与本文内容无关的任何利益冲突。

资金支持

无

利益冲突声明

? 作者声明不存在可能影响本文研究的财务利益冲突或个人关系。