《Journal of Environmental Management》：Towards adaptive management: Future environmental risk assessment of tailing ponds in China under SSP scenarios
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本研究基于四个SSP情景，整合气候变化与人类活动，评估2023-2100年中国7232个尾矿库的环境风险，揭示灾害源时空演变、降雨强度与生态敏感性的耦合效应，发现西北风险最高，南方风险上升，69.56%-80.07%尾矿库风险增加，需针对性管理策略。
凌俊宏|张博伦|赵振雄|刘玲玲|吕达|Soon Thiam Khu|周凌峰|赵晓莉
中国环境科学研究院环境标准与风险评估国家重点实验室，北京，100012，中国
摘要
全球气候变化加剧了暴雨的发生，并改变了环境的敏感性，给尾矿池（TPs）的环境风险管理带来了日益严峻的挑战。然而，现有研究未能将多情景气候变化与尾矿池所面临的危险及环境敏感性的变化相结合，导致对未来环境风险的全国性评估存在不足。本研究在四种共享社会经济路径（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5）的框架下，整合了气候变化和人类活动的影响，预测了2023年至2100年间7232个尾矿池的暴雨强度、源危险性、环境敏感性和环境风险。研究进一步评估了环境风险管理能力存在的差距，并提出了针对性的管理策略。结果表明，未来危险性存在显著的地区差异，西北地区的危险性最高，其次是西南地区。所有情景下暴雨强度均有所增加；仅SSP3情景下环境敏感性有所提高，而在其他情景下则下降。中国尾矿池的未来环境风险空间分布呈现“南部较高、北部较低”的特征。由于暴雨强度的增加抵消了危险性和敏感性的降低，与当前情况相比，各情景下的环境风险值增加了2.26%–3.33%。全国范围内，69.56%–80.07%的尾矿池面临风险增加的情况。高风险尾矿池与管理不足的地区主要集中在中南部地区。加强管理可将尾矿池的环境风险降低1.18%–4.55%，在资源有限的情况下，提高废水处理合规性是最具成本效益的优先事项。本研究为气候变化背景下尾矿池的环境风险评估提供了一种方法论，为风险预防和政策制定提供了科学支持。
引言
尾矿池是储存采矿副产品的关键设施，分布于世界各地（Rana等人，2021；Wang等人，2019；Li等人，2014）。由于其潜在的高能量（Burritt和Christ，2018），尾矿池的故障或泄漏可能对周边环境、人类安全和财产造成严重影响，这引发了全球对其环境风险的关注（Kinnunen等人，2018；He等人，2023；Islam和Murakami，2021；Zhang等人，2025；Cheng等人，2025）。自20世纪90年代以来，极端气候事件导致全球尾矿池故障率上升（Lumbroso等人，2019），同时这类事件的影响范围和环境后果也在扩大（Rana等人，2022；Sun等人，2018；Dong等人，2019）。这种风险增加主要是由于暴雨时空模式的变化和土地利用变化共同作用的结果（Goel和Srinivas，2025）。随着气候变化导致极端气候事件频率的增加，尾矿池相关的环境风险对国家生态安全战略的实施构成了威胁，因此迫切需要评估其未来的环境风险。
导致尾矿池故障的主要因素包括排水系统缺陷和自然灾害，其中由暴雨引发的事故占报告事故的39%（Rico等人，2008；Su等人，2024a）。极端暴雨频率和强度的增加加剧了人们对全球采矿行业气候相关风险的担忧（Bonnafous等人，2017；Northey等人，2017）。以往的研究通过识别易受暴雨影响的区域，并将其与采矿活动叠加来进行风险分析，例如对秘鲁未来“超级区域”的评估（Gonzalez等人，2019）。Bulovic等人（2024）提出了一个分析框架，用于评估气候变化风险对矿山关闭结果的影响，而Bonnafous和Lall（2021）通过将极端事件频率与当地矿产产量相结合来评估采矿区的风险。然而，现有研究主要集中在空间叠加或单一维度的管理影响上，缺乏系统性和动态性的全国范围内尾矿池环境风险预测。特别是，多情景气候预测与尾矿池物理属性变化之间的耦合尚未得到充分研究。鉴于中国尾矿池分布广泛且对气候高度敏感，迫切需要一个系统性的框架来解释未来尾矿池环境风险的时空变化。
环境敏感性是尾矿池风险评估的关键组成部分（Massignan和Sanchez，2024；Owen等人，2020）。现有研究主要集中在重金属污染及其对生态系统和人类健康的影响（Du等人，2024；Liao等人，2024；Zhang等人，2023）。例如，Young等人（2021）收集了尾矿样本，研究了尾矿池中重金属的垂直分布和生态风险。Shu等人（2018）则运用地球化学和矿物学方法评估了生态健康风险和主要暴露途径。然而，这些研究往往忽略了尾矿池对河流系统和社会经济因素等敏感接收体的影响，以及未来气候情景下环境敏感性的变化（Adiansyah等人，2015）。因此，有必要从多个角度和不同气候情景下考察尾矿池的敏感性。
为填补这些空白，本研究采用了先前开发的基于指标的框架（Ling等人，2025），并结合CMIP6-SSP情景，预测了四种气候情景（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5）下尾矿池的环境风险。研究旨在揭示未来情景下的风险特征，支持风险预防和控制决策，并提升采矿行业的适应能力。具体研究目标包括：1）阐明尾矿池危险的动态演变模式；2）分析四种情景下尾矿池暴雨和环境敏感性的时空变化；3）预测中国尾矿池的未来环境风险并解释其变化趋势和空间分布；4）基于当前的污染控制措施评估管理能力差距，并提出针对性的干预措施，为采矿行业的风险预防和气候适应策略提供依据。
研究框架
我们使用基于指标的框架（Ling等人，2025）评估了中国7232个尾矿池的未来环境风险。该框架整合了四个标准层面：危险性、控制能力、环境敏感性和灾害性，共包含18个子指标。权重是通过结合层次分析法（AHP）和熵权法并通过距离函数确定的（详细信息见补充信息第1节）。为了预测尾矿池的未来环境风险，将建立的指标系统与...
源危险性的时空演变
根据线性外推，目前在建或运营中的2017个尾矿池的储存容量预计将随时间线性增长。到本世纪末，累计容量预计将达到1.02×10^6立方米，相对于当前水平增长了1.68倍。这种体积的扩张显著加剧了潜在的危险性。结果显示，共有571个尾矿池因容量增加而超过了更高容量的阈值。
结论
通过将气候模型和社会经济路径与建立的指标系统相结合，本研究预测了2023年至2100年间7232个尾矿池在四种共享社会经济路径下的源危险性、灾害诱发因素、环境敏感性和环境风险。同时分析了管理能力差距，得出以下结论：
(1)在源危险性方面，西北地区的危险性最高，其次是西南地区，平均危险性...
CRediT作者贡献声明
凌俊宏：撰写——初稿、方法论、调查、数据分析。周凌峰：撰写——审稿与编辑、调查、数据分析、概念构建。赵晓莉：撰写——审稿与编辑、项目管理、资金获取、数据整理。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（项目编号：2023YFC3205700）的支持。
