历史性手工金矿开采对河流生态系统的长期汞污染风险：中国西北潼关地区案例研究揭示甲基汞持续生成与生物累积

本综述系统评估了中国西北典型历史手工金矿开采(ASGM)区潼关的汞(Hg)污染现状，指出尽管采矿活动已停止近30年，沉积物中总汞(THg)和甲基汞(MeHg)污染仍处于极高风险水平（97%沉积物和40%土壤），32%河水样本超出地表水Ⅲ类标准限值（100 ng/L）。研究首次发现岩性河床中周丛生物(periphyton)的汞甲基化作用显著强于沉积物，其生物累积因子揭示通过水生食物网（food web）的生物放大(biomagnification)效应仍对当地居民构成健康威胁。该成果为历史ASGM区汞的长期生态风险管控提供重要科学依据。

　　

研究区域与样品采集

作为中国第三大黄金生产县，潼关位于陕西省东部（北纬34°23′-34°40′，东经110°09′-110°25′），总面积526平方公里。该地区四条主要河流（四底河、西峪河、潼峪河、金沟河）最终汇入三门峡水库上游的黄河干流。基于历史污染分布特征，我们在2023年雨季沿河道系统采集了水样、沉积物、周丛生物（periphyton）及沿岸农田土壤样品。

河流水体的总汞与甲基汞

潼关河流系统水体的总汞(THg)平均浓度为87.9±82.7 ng/L（范围4.1-352.2 ng/L），较2002年数据（0.4-876 μg/L）显著下降，但仍有32%样品超过中国地表水Ⅲ类标准限值（100 ng/L）。甲基汞(MeHg)浓度范围为0.02-0.38 ng/L（均值0.12 ng/L），占总汞比例(0.14%)高于全球背景河流值，表明汞的持续甲基化活性。

沉积物与周丛生物中的汞分布

沉积物总汞浓度（0.6-86 μg/g）远超陕西省背景值（0.02 μg/g），甲基汞含量（0.21-6.57 μg/kg）甚至高于2006年报告数据。周丛生物表现出极强的汞富集能力（总汞0.04-5.56 μg/g，甲基汞0.17-12.37 μg/kg），其生物浓缩因子(BCF)高达10⁵-10⁶量级，显著高于沉积物体系。

农田土壤汞污染特征

农田土壤总汞浓度（0.05-41 μg/g）有40%样品处于极高风险等级，但甲基汞含量（0.11-1.52 μg/kg）与占比（0.01%）均较低，反映汞在陆地系统中的甲基化效率远低于水生环境。

汞的迁移通量与生态风险

估算显示潼关河流系统每年向黄河输送2.06公斤总汞和0.013公斤甲基汞。基于风险评价准则(RAC)，97%沉积物样品处于极高风险等级。周丛生物-水体体系的甲基汞显著正相关(r=0.67, p<0.01)，揭示周丛生物作为汞生物地球化学循环的关键枢纽，在岩性河床中其作用甚至超越沉积物。

废弃ASGM区域的高汞生态风险

与2002年相比，水体汞浓度降低超千倍，但沉积物和土壤仍维持高位污染，证实历史释放汞的长期滞留效应。与全球典型ASGM区（如亚马逊流域、印尼）对比，潼关沉积物甲基汞比例(0.02%)显著偏高，反映寒冷干旱地区汞的生物地球化学行为具有独特性。

结论

历史ASGM活动释放的汞在停采近30年后仍持续影响水生系统。周丛生物作为汞甲基化热点和食物网入口，构成生态风险放大器的关键角色。建议优先开展周丛生物调控技术研发，以阻断汞向水生食物网的传递途径。