采矿和电子废弃物回收影响了北方湖泊中技术关键元素的空间分布，但对稀土元素的影响并不显著

《Science of The Total Environment》：Mining and e-waste recycling influence the spatial distribution of technology-critical elements, but not rare earth elements, in boreal lakes

本研究调查了加拿大Rouyn-Noranda地区六个人工湖中TEs（如Cu、Zn、Cd）和TCEs（如Co、Sr、Tl）在水和沉积物中的空间分布，发现近矿湖（N1-N3）元素浓度显著高于远矿湖（F1-F2）。鱼类肝和肌肉组织检测显示，黄鳕鱼肌肉中Zn、Cd、Pb超标，而 walleye肌肉中Cu、Se等浓度较高。研究指出TCEs和REEs的分布受地质和污染源双重影响，并强调需在生物监测中纳入新兴元素，制定相关环境标准。

　　这项研究探讨了历史采矿活动和近期电子废弃物回收对环境中的痕量元素（TEs）和新兴技术关键元素（TCEs）的影响。研究的地点位于加拿大魁北克省阿比蒂比-泰米斯卡姆地区，这里拥有超过20000个湖泊，构成了一个丰富的水生生态系统。研究区域是著名的采矿区，以 Rouyn-Noranda 市为中心，拥有北美最大的铜冶炼和回收设施——Horne Smelter。这些湖泊不仅是鱼类栖息地，也是当地居民重要的饮用水源，同时对自然生态系统的健康和多样性至关重要。

研究团队选择了六个湖泊，它们沿着污染源的距离形成了一个梯度，从最近的 N1、N2、N3 到较远的 F1 和 F2。这些湖泊的选取考虑了它们在不同距离上受到污染的程度，以及可能的风向对金属元素分布的影响。通过对这些湖泊的水、沉积物和鱼类组织（包括肌肉和肝脏）进行采样，研究者能够评估这些元素在不同环境介质中的空间分布模式，以及它们是否超过了环境质量标准。此外，还对鱼类摄入的健康风险进行了评估，特别是对于当地居民来说，鱼类作为主要的食物来源，其体内痕量元素的浓度直接关系到人类健康。

研究结果表明，某些痕量元素，如铜（Cu）、锌（Zn）、镉（Cd）和铅（Pb），在靠近冶炼厂的湖泊中浓度显著高于较远的湖泊，这与以往的研究一致，表明这些元素的污染主要来源于工业活动。相比之下，稀土元素（REEs）如镧（La）和铈（Ce）在远离污染源的湖泊中浓度更高，这可能与自然地质来源有关。这些发现强调了在环境监测和风险评估中纳入新兴 TCEs 的重要性，因为它们在当前的环境质量标准中尚未被广泛评估。

研究还发现，某些 TCEs 如钛（Ti）、钴（Co）和铊（Tl）在靠近冶炼厂的湖泊中显示出与 Cu、Zn 和 Cd 相似的空间分布模式，这表明这些元素的释放可能与历史和当前的采矿活动有关。然而，某些 TCEs 如 Sr 和 La 在远离污染源的湖泊中浓度更高，这可能意味着它们的分布受到自然地质过程的影响。这些结果对理解不同元素的环境行为具有重要意义，同时也为未来制定更全面的环境管理和污染控制措施提供了科学依据。

在对鱼类组织的分析中，研究发现靠近污染源的湖泊中的鱼类（如 walleye 和 yellow perch）的肌肉和肝脏组织中，某些元素的浓度超过了安全限值。例如，肌肉组织中的锌、镉和铅浓度在所有湖泊中均高于规定值，而在某些湖泊中，如 N1 和 F2，甚至多个元素同时超标。这些发现不仅揭示了这些元素对鱼类的影响，还强调了它们对人类健康的潜在风险。由于这些元素在水体和沉积物中的浓度并不总是与鱼类组织中的浓度呈正相关，因此，研究指出需要进一步研究它们的生物可利用性以及它们在环境中的行为，以更准确地评估其生态和健康风险。

此外，研究还利用主成分分析（PCA）来揭示湖泊中痕量元素的空间聚类情况。结果表明，靠近污染源的湖泊在 PCA 图中被明显区分开来，这可能与这些湖泊中较高浓度的痕量元素有关。相反，某些元素如 La 和 Ce 在远离污染源的湖泊中显示出较高的浓度，这可能反映了自然地质来源的影响。这种空间差异为理解痕量元素的来源和分布提供了新的视角，并强调了自然和人为因素在环境中的共同作用。

研究还指出，尽管一些痕量元素如 Cu、Zn 和 Cd 在水和沉积物中的浓度较高，但它们的生物可利用性可能受到多种因素的影响，如水的 pH 值、硬度以及有机物质的存在。这些因素能够调节自由金属或可溶性金属的浓度，从而影响生物的吸收和积累。因此，仅依据总浓度来评估生物体内的金属含量可能不够准确，还需要考虑这些化学特性对生物可利用性的影响。

总体而言，这项研究揭示了痕量元素在环境中的复杂分布模式，并强调了在工业活动日益增加的背景下，对新兴技术关键元素进行更全面的环境监测和风险评估的必要性。研究还指出，由于许多 TCEs 和 REEs 缺乏明确的环境质量标准，未来的研究和政策制定需要关注这些元素的生态影响和对人体健康的潜在风险。通过综合分析不同环境介质中的痕量元素浓度，研究为理解和管理这些元素对水生生态系统的长期影响提供了重要的科学依据。