位于伊朗西北部的Angouran铅锌矿是中东地区最大的该类矿山，已持续开采近一个世纪，引发了对周边水体与陆地环境长期污染的担忧。本研究针对Allahlu河流域河水与沉积物中潜在有毒元素(PTEs)的地球化学行为与空间分布展开调查，并评估其对下游Marash水库的影响。研究人员共采集180份水体和沉积物样品，采用电感耦合等离子体质谱(ICP–MS)与电感耦合等离子体发射光谱(ICP–OES)进行分析。结果显示，水体中溶解态铅(Pb)与砷(As)浓度局部超过世界卫生组织(WHO)指导值；沉积物中锌(Zn)、铅(Pb)与镉(Cd)浓度显著升高，矿区附近可达数千mg/kg。富集因子(EF)与地质累积指数(Igeo)结果表明，靠近矿区的沉积物中Cd、Pb、Zn呈极高度富集及中度至重度污染水平，而镍(Ni)与钴(Co)大多处于低富集和无污染至中度污染区间。金属浓度与污染指数随下游距离增加而下降，确定Angouran矿区及Qaleh Jiq、Khanik等村庄为高污染风险热点区域。该成果为采矿影响型流域的环境监测与管理策略提供了系统的地球化学评估依据。
研究背景与意义
全球范围内，采矿与矿物加工是潜在有毒元素(PTEs)进入陆地与水生环境的主要人为来源之一。Pb、Cd、As、Zn等金属可通过矿山废石、尾矿及酸性矿山排水长期释放，造成河流、沉积物及周边土壤污染。由于这些元素具有持久性、毒性及生物富集性，对生态系统和人类健康构成严重威胁，特别是在依赖地表水进行农业灌溉和生活饮用的地区。伊朗西北部的Angouran铅锌矿储量约900万吨，平均品位Zn 25.9%、Pb 4.8%，并富含Cd（61.5 mg/kg）与As（1368.6 mg/kg）。该矿采用露天与地下联合开采方式，长期的开采历史使周边河流水体和沉积物面临重金属累积风险。此外，下游新建的Marash水库为Mahneshan县提供饮用水源，进一步凸显了对该流域水环境与沉积物质量进行系统评估的紧迫性。此项研究成果发表于《Environmental Pollutants and Bioavailability》，为采矿影响流域的风险识别与环境管理提供了科学依据。
技术方法概述
研究人员沿Allahlu河布置180个采样点，覆盖上游至下游约30公里，采集表层沉积物（0–15 cm）、下层沉积物（15–30 cm）、河水及矿井隧道出水口样品。样品分析采用ICP–MS测定水体微量金属浓度，ICP–OES测定沉积物中金属总量，辅以Al作为参考元素计算富集因子(EF)和地质累积指数(Igeo)，并结合Pearson相关性分析区分自然与人为来源。
研究结果
3.1 水样数据统计
水体中Pb和As浓度在矿区下游局部超过WHO指导值，其富集主要与矿山排水及硫化物风化有关。随下游距离增加，浓度呈下降趋势，归因于稀释、沉降及细颗粒吸附作用。相关性分析显示Pb、Zn、Cd呈强正相关，表明它们具有共同的矿业来源及相似的地球化学行为，而Ni、Co与Pb-Zn组相关性较弱，反映其多为岩石背景来源。
3.3 沉积物样品数据分析
沉积物中Pb、Zn、Cd浓度最高，且矿区及隧道出口附近含量显著高于下游。表层沉积物金属浓度普遍高于深层，暗示近期仍有人为输入。颗粒组成以细粒为主（黏土与粉砂），有利于金属吸附与积累。Cd、Pb、Zn、Sb的变异系数较高，体现非均匀的人为输入特征，而Ni、Co分布稳定，受地质背景控制明显。
3.4 数据相关性分析
沉积物中Cd、Pb、Zn、Cu呈显著正相关，反映它们来自同一矿化源区，而Ni与Co之间的相关性更强，但与Pb-Zn组相关性弱，表明其地球化学行为差异显著。
3.5 沉积物元素分布
Pb、Zn、Cd在矿区附近浓度最高，沿下游递减；Ni、Co则分布较均匀。EF与Igeo结果一致：Cd、Pb、Zn在矿区附近呈极高度富集与中重度污染，Ni、Co多为低富集或无污染至中度污染。综合来看，Cd、Pb、Zn主要来自长期采矿及选矿活动，Ni、Co主要受岩石背景控制，但在矿区附近也存在轻微人为贡献。
讨论与结论翻译
研究表明，Angouran铅锌矿的长期开采显著改变了下游流域河流水体和沉积物的地球化学状态。水体中Pb和As在矿区排水及隧道出水影响下局部超标；沉积物中Pb、Zn、Cd显著累积，且富集程度随距离递减。相关性分析与污染指数确认这些元素主要来自人为矿业活动，而Ni、Co主要为自然背景来源。高浓度的Pb、Zn、Cd在沉积物中可成为二次污染源，尤其在洪水期可能威胁下游农业用地、生态系统及Marash水库。该研究通过地球化学指标与空间分析相结合，成功识别出污染热点，为采矿影响型流域的环境监测、风险管理及治理措施提供了可靠的科学框架。
