《Hydrology》：Tracing the Legacy of Gold Mining: Comparative Insights into Water Contamination and Human Health Risks in Italy and Portugal
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摘要翻译：历史金矿开采的长期环境遗留问题持续引发对水质与人体健康的重大关切。本研究评估并比较了意大利Crocette/Pestarena矿区与葡萄牙Jales矿区废弃金矿对地下水（GW）和地表水（SW）质量的影响及相关人体健康风险，这两个矿区具有不同的闭矿后条
摘要翻译：历史金矿开采的长期环境遗留问题持续引发对水质与人体健康的重大关切。本研究评估并比较了意大利Crocette/Pestarena矿区与葡萄牙Jales矿区废弃金矿对地下水（GW）和地表水（SW）质量的影响及相关人体健康风险，这两个矿区具有不同的闭矿后条件。研究整合了意大利三次采样运动与葡萄牙单次采样运动的水化学数据，结合污染指数（重金属污染指数HPI、重金属评价指数HEI、水污染指数WPI）以及不同暴露情景下的人体健康风险评估（HHRA）。砷被确定为主要污染物，75%的意大利样品和53%的葡萄牙样品超过饮用水标准。铝、镉、铁、锰、镍和铅也存在超标现象。污染指数识别出意大利尾矿下游存在局部地下水污染，而葡萄牙尾矿下游及被动水处理系统下游则观察到同时影响地下水与地表水的更扩散性污染。HHRA显示，两个研究区的地下水摄入途径均存在不可接受的非致癌与致癌风险，主要由砷驱动。相比之下，通过摄入和皮肤接触途径的地表水休闲性暴露风险保持在可接受阈值以内。这些发现凸显了在受前采矿活动持续影响的地区，进行长期监测和有效干预策略以管理水资源的重要性。
论文解读：
研究背景与问题：
水资源（包括地表水SW和地下水GW）对人类福祉和生态系统功能至关重要，但极易受到人为活动的污染。在欧洲，大多数金属矿山因经济、环境和社会因素在闭矿后被废弃，意大利和葡萄牙亦不例外。在前矿区，水体污染主要源于开采废石（EW）的风化积累以及露天和地下开采的矿山排水。金矿床常与硫化物矿物伴生，这些硫化物在暴露于氧气和水时会产生酸性或中性矿山排水（AMD/NMD），促进潜在有害元素（PTEs）如Al、As、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Sb和Zn向周围水体迁移。尽管历史采矿的环境影响已被广泛研究，但跨不同采矿环境的综合比较研究仍有限。污染物存在、迁移途径和空间分布可能因当地水文地质条件、采矿历史和闭矿后管理而异。因此，开展这项研究旨在评估和比较意大利Crocette/Pestarena矿区与葡萄牙Jales矿区历史金矿开采对GW和SW质量及人体健康的长期影响，通过整合水化学、污染指数和健康风险评估，识别主要污染物并比较不同环境与修复条件下的污染持续性和空间分布。
研究内容与结论：
研究人员在两个欧洲矿区开展了系统采样与综合评估。在意大利，于2024年5月、7月和9月进行了三次采样，覆盖Crocette和Pestarena两处废弃金矿的地下水与地表水监测网络；在葡萄牙，于2024年12月进行了一次采样，涵盖Jales矿区的泉水、水井、公共喷泉、接收池及河流等点位。水样经现场理化参数测定后，在都灵大学地球科学系进行了主要离子和PTE浓度分析（采用离子色谱和电感耦合等离子体质谱ICP-MS）。研究计算了三种污染指数（HPI、HEI、WPI），并依据美国环保署（US EPA）方法开展了人体健康风险评估（HHRA），考虑成人和儿童两类受体，针对GW设定居住情景（经口摄入）和SW设定休闲情景（偶然摄入与皮肤接触）。结果表明，砷（As）在两个矿区均为主要污染物，意大利75%样品和葡萄牙53%样品超过饮用水标准，并伴有Al、Cd、Fe、Mn、Ni、Pb超标。污染指数显示，意大利污染集中于尾矿下游的GW，而葡萄牙污染更扩散，同时影响GW和SW，尤其在被动处理系统内及下游。HHRA揭示GW摄入在两个矿区均产生不可接受的非致癌与致癌风险，主要由As驱动；而SW的休闲性暴露风险均在可接受范围内。研究还发现，闭矿后修复措施虽减少了直接污染物释放，但未能消除采矿遗留影响，残余污染持续存在。
关键技术方法：
研究人员主要运用了以下关键技术方法：（1）水化学分析技术，包括现场测定温度、pH、电导率（EC）、总溶解固体（TDS），实验室采用离子色谱（IC）测定主要离子，酸碱滴定测定碱度，电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定PTEs；（2）污染指数评价方法，采用重金属污染指数（HPI）、重金属评价指数（HEI）和水污染指数（WPI）三种指标，基于欧盟饮用水标准统一评价水质；（3）人体健康风险评估（HHRA），参照US EPA方法，计算慢性每日摄入量（CDI）、危害商数（HQ）、危害指数（HI）和致癌风险（R、RI），分别评估非致癌与致癌风险。样本队列来源于意大利Crocette/Pestarena矿区和葡萄牙Jales矿区的地下水与地表水监测网络。
研究结果：
3.1 理化特征：在意大利，EC为8–1190 μS/cm，TDS为5–596 mg/L，pH为3.2–7.8，酸性水主要出现在5月Crocette和Pestarena的GW；Piper图显示Crocette的SW为Ca-HCO?型，而Pestarena的GW和SW多为Ca-SO?型，尾矿下游GW硫酸盐富集，表明硫化物氧化和EW影响；GW与SW水化学类型相似支持水力连通性。As为优势PTE，75%样品超标（最高70 μg/L），Al、Fe、Mn、Ni、Pb超标主要出现在尾矿下游GW。在葡萄牙，矿化度普遍较低，但接收池GW和预处理通道SW矿化度较高，pH为5.2–6.6呈弱酸性至近中性；多数样品为Ca-SO?型，处理系统内Ca2?和HCO??富集，上游部分样品为Na-Cl型；As在53%样品中超标（最高57 μg/L），高As常伴随高Fe（最高1258 μg/L）和高Mn（最高1866 μg/L），最高PTE浓度出现在接收池GW、预处理通道SW及湿地汇合点下游的Peliteira河。
3.2 污染指数：意大利HPI在GW中为8.2–137.4，SW中为9.7–65.0；HEI在GW为0.6–55.5，SW为0.8–8.0；WPI在GW为0.2–4.7，SW为0.1–0.7。污染最高点位于Pestarena尾矿下游GW（PE_02、PE_03），中间值出现在Crocette选矿厂泉水（CR_01）和Pestarena矿井排水（PE_04），上游及多数SW污染低；GW是最受影响的 compartment，Fe、Mn、Ni为主要贡献元素。葡萄牙HPI在GW为3.0–184.9，SW为3.6–198.6；HEI在GW为0.9–37.4，SW为0.7–43.2；WPI在GW为0.2–3.0，SW为0.1–3.4。高污染同时影响GW和SW，最高值位于被动处理系统的接收池GW（JA_06、JA_07）和预处理通道SW（JA_16、JA_17），主要贡献元素为As、Fe、Mn；湿地汇合点下游SW（JA_11）污染升高，进一步下游污染降低但仍可检测，表明矿山排水仍是重要污染源。
3.3 人体健康风险评估：意大利GW摄入的非致癌风险HIgw为0.8–15.0，85%样品超过阈值（HI=1），As贡献约93%，其余PTE贡献均<1%；累积致癌风险RIgw为7.13×10??–1.55×10?3，全部样品超过阈值，As贡献>99%。葡萄牙HIgw为0.2–12.8，57%样品超标，As贡献约78%，其次为Cd（9%）、Mn（3%）、Cu（3%）、Pb（2%）等；RIgw为1.30×10??–1.26×10?3，全部样品超标，As贡献>99%。两个矿区的SW休闲暴露（HIsw和RIsw）均低于可接受阈值，偶然摄入为主要暴露途径；儿童非致癌风险高于成人，成人致癌风险更高。
讨论与结论：
讨论部分指出，两个矿区Au均赋存于石英-碳酸盐脉中，与黄铁矿、毒砂及Zn-Pb-Cu硫化物共生，这与As为主的污染特征一致。中性矿山排水（NMD）而非酸性矿山排水（AMD）是主导地球化学过程，因围岩中碳酸盐矿物提供缓冲。Ca-SO?水化学类型支持硫化物氧化对水化学的影响。As、Fe、Mn的富集可归因于硫化物氧化、次生铁氧化物形成及还原条件下铁氧化物的还原性溶解。污染物在河流下游通过吸附、共沉淀和稀释逐渐衰减，但铁氢氧化物并非永久汇，在pH、氧化还原或水文条件变化时可再迁移。污染指数（HPI、HEI、WPI）虽方法学不同，但一致识别了主要污染热点，并揭示了意大利（局部GW污染）与葡萄牙（GW和SW扩散性污染）的不同空间格局。HHRA表明GW摄入是唯一产生不可接受风险的暴露途径，As是主要驱动因子；SW休闲暴露风险可接受。研究强调，修复措施减少了直接排放但未消除长期遗留影响，需对GW、SW和被动处理系统进行长期监测，评估地球化学背景值，并采取限制未处理GW使用等公共措施，以保障前矿区的水资源安全和公众健康。研究结论总结为：历史金矿开采在两国矿区闭矿数十年后仍对GW和SW质量产生长期影响；As是主要污染物和健康风险贡献者；污染指数识别出意大利局部与葡萄牙扩散的对比空间格局；GW摄入是唯一产生不可接受风险的途径；残余污染持续存在，需要长期监测和适应性管理策略。
