1. 引言
近年来，随着高精度分析技术、先进空间建模以及微米尺度光谱表征技术的重大进展，地球材料中有害物质的研究发展迅速。现代环境地球化学和矿物学越来越依赖于整合定量矿物学、基于同步辐射的微分析、多元统计分析和机器学习模型进行源解析的框架体系。这些技术和方法的发展显著增强了我们在复杂地质基质中检测低浓度潜在有毒元素、放射性核素和有机污染物的能力。
2. 当前知识空白
尽管取得了这些最新进展，但在多个环境和地质领域仍然存在关键知识空白。一个主要挑战在于天然地球成因背景浓度与人为污染之间的复杂交互作用，尤其是在受土地利用变化、极端水文事件或活跃开采活动影响的动态环境中。此外，关于有毒元素和地质基质在自然风化、物理应力或场地修复过程中的长期地球化学稳定性、转化机制、生物可利用性以及物理响应方面，仍存在显著不确定性。解决这些知识空白需要一种整体性方法，将微观矿物学观察与区域尺度的环境监测和生态风险评估联系起来。
3. 特刊贡献的关键成果
本特刊旨在直接解决这些空白，汇集了多学科研究，关注岩石、土壤、沉积物和天然水体等多种地质介质中有害污染物的矿物学和化学表征。本辑发表的八篇文章直接有助于解决污染物动态和材料特性方面的关键不确定性：
- 先进源解析框架：
Ali等人（贡献1）将多元统计分析与正矩阵因子分解（PMF）相结合，在大学生校园表层土壤中分离了天然岩源背景与城市、交通和工业金属输入。这项工作凸显了定量受体模型在城市规划中的关键价值，为识别人口稠密地区的潜在环境热点提供了可操作的框架。在冲积环境中，Babaji?等人（贡献2）展示了洪水动力学如何主动重新分配农业冲积土中的潜在有毒元素，在洪水后改变了污染物的空间分布模式。他们的研究结果为理解气候驱动的污染物再动员提供了基本见解，对洪泛平原的农业风险管理至关重要。在放射性环境中，Hernández-Herrera等人（贡献4）应用同步辐射微X射线荧光光谱和微X射线吸收精细结构技术，精确定位了干旱条件下铀矿物相的微观尺度风化及其化学形态。他们的工作通过阐明自然屏障中长期放射性核素的稳定性和迁移性，将基础矿物学与核废料管理联系起来。在土地恢复方面，Xiao等人（贡献5）评估了城市生物固体在矿渣上用于生态恢复的效果，展示了基质肥力的增强、植被的快速建立以及微量元素的有效固定。这项田间试验强调了实用的低碳解决方案，以加速严重退化的工业用地生态系统恢复。在历史工业区，Ileni?等人（贡献7）评估了一个位于"自然2000"保护区内的棕地场地的污染负荷指数和生物转移机制，详细描述了污染物在历史矿渣沉积物、周围土壤和本地植物之间的分配。这项研究为在敏感生态系统中平衡历史工业遗产保护与生态保护提供了必要的实证数据。
- 沉积物输移动力学与受保护生态系统：
Nannoni等人（贡献6）研究了菲奥拉河流域溪流沉积物中铊的分布和迁移性，识别出区域火山形成层相较于局部工业输入是主要的地球成因来源。这一流域尺度的评估为监管机构管理地表水网络中天然富集的有毒元素提供了重要的基线参数。
- 矿物在应力下的物理响应：
最后，Adamu等人（贡献8）探讨了在多个载荷尺度下纳米压痕测试对工业重晶石岩的力学和微观结构响应。通过展示晶界行为和压痕尺寸效应如何决定机械强度和断裂，他们的工作为优化矿物研磨工艺提供了重要的实际操作启示，同时减轻工业加工过程中超细粉尘的产生。
4. 未来展望
展望未来，该领域的研究必须优先考虑以下几个关键领域，以应对新兴的环境和社会挑战。需要进一步调查以改进预测性输运模型，将动态气候因素（如极端洪水和变化的水文情势）纳入污染物动员过程。强调原位和实时矿物学表征对于捕捉固-液界面短期化学转化至关重要。此外，未来研究应聚焦于开发可持续的低碳修复技术，以及完善考虑多污染物暴露的概率健康风险模型。地球化学家、矿物学家、环境毒理学家和政策制定者之间的持续跨学科合作仍然至关重要，以便将科学见解转化为有效的有害物质管理框架。
利益冲突
作者声明不存在利益冲突。
贡献列表
- Ali, M.; Alshamsi, D.; Ahmad, T.; Ahmed, A.; Abdelfadil, K. 大学生校园城市土壤中潜在有毒金属（PTMs）污染的评估、生态风险及源解析：来自多元分析和正矩阵因子化分析的见解。Minerals 2025, 15, 482.
- Babaji?, E.; Babaji?, A.; Ustali?, S.; Kova?, Z.; Brenko, T.; Cvetkovi?, M.; Ru?i?i?, S. 博斯纳河冲积平原受洪水影响冲积土中潜在有毒元素的空间模式和源解析。Minerals 2026, 16, 524.
- Fornasaro, S.; Fulignati, P.; Gioncada, A.; Garces, D.; Mulas, M. 厄瓜多尔南部蓬塞·恩里克斯手工和小规模金矿区中汞和其他潜在有毒元素的地球成因和人为来源。Minerals 2025, 15, 725.
- Hernández-Herrera, C.; Canché-Tello, J.; Rodríguez-Guerra, Y.; Faudoa-Gómez, F.; Eichert, D.; Ignatyev, K.; Cabral-Lares, R.; Pérez-Reyes, V.; Esparza-Ponce, H.; Montero-Cabrera, M. 墨西哥奇瓦瓦州埃尔帕拉伊索Sierra Pe?a Blanca风化产生的铀矿物颗粒：一项基于同步辐射的研究。Minerals 2025, 15, 333.
- Xiao, M.; Singh, J.; Gardner, W.; Fraser, L. 测试生物固体在促进矿渣生态恢复中的效果。Minerals 2026, 16, 768.
- Nannoni, A.; Lattanzi, P.; Morelli, G.; Fagotti, C.; Friani, R.; Rimondi, V.; Costagliola, P. 意大利中部菲奥拉河流域沉积物中铊的分布：对其来源的启示。Minerals 2025, 15, 678.
- Ileni?, A.; Vrhovnik, P.; Lojen, S.; Dolenec, M. "自然2000"保护区内棕地场地的环境污染负荷和污染物转移。Minerals 2026, 16, 427.
- Adamu, H.; Afolayan, D.; Ogunmodimu, O.; Asumadu, T.; Olajuyi, S.; Dzade, N.; Soboyejo, W. 重晶石岩的压痕尺寸效应和力学性能。Minerals 2025, 15, 1226.
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