2018年，全球采矿业市值接近1万亿美。但采矿产生的固体矿废总量占地球泥沙沉积量的三分之一，约100万km2土地被矿废所覆盖。矿废中含有的砷、铅和汞等元素，造成土壤污染，影响动植物，对生态系统和人类健康构成严重风险。金属采矿是一种最古老采矿方式之一，可对环境造成长期污染，早在7000年前就开始通过溶解、沉积等作用方式污染河流系统。自19世纪中叶以来，为了减少矿废直接进入河流，人们使用尾矿坝来储存矿废，但尾矿坝却极易被破坏，从而会给下游的生态系统和人类社区带来严重后果。
图1 WAPHA模型对废弃和正在开采矿山相关的受污染洪泛区与河道进行建模和测绘示例
近四十年的研究结果已揭示出金属采矿与泥沙沉积之间的紧密关联，金属通过河道从采矿点被输送至下游，在洪泛区长期沉积。在西欧和美国等早期工业国家，历史采矿活动的污染沉积物经过再释放与迁移，已成为河流中金属污染的主要来源。本研究中作者编制了目前全球可获得的有关金属矿山（正在开采与废弃）与尾矿库（完好与失效）的地理空间数据库，基于单矿山的金属污染衰减与扩散过程规律，结合基于过程的模型（WAPHA）与经验关系，评估了河流系统中金属矿污染的全球规模及其对人类和牲畜的影响（图1）。
图2正在开采的与废弃金属矿山、完好与失效尾矿库的全球分布
研究结果显示，全球存在22,609个正在开采的矿山和159,735个废弃矿山，以及11,587个完好和257个已失效的尾矿库（图2）。其中，北美洲和大洋洲的矿山数量最大，其次是南美洲、欧洲、亚洲和非洲。废弃矿山主要集中在大洋洲、欧洲、北美洲和南美洲，正在开采的矿山则多集中在非洲与亚洲。
图3 受金属矿和失效尾矿库影响的全球河流长度、洪泛区和百年一遇的洪水淹没区域范围
计算表明金属采矿活动影响了约164,400 km2的洪泛区，其中废弃矿山影响范围有112,400 km2，正在开采矿山的影响范围有52,000 km2。金属采矿活动影响了480,700 km的河道长度，废弃矿山影响了365,200 km河道长度，正在开采的矿山影响了114,000 km的河道（图3）。
图4 受金属采矿活动和尾矿库溃坝影响的人口、牲畜数量和灌溉土地面积
与人口分布进行叠加，发现受采矿影响的洪泛区中有近2,348万人生活，饲养了572万头牲畜，还包括65,600km2的灌溉土地。其中，北美地区受到的影响最为严重，受污染河流总长达198,400km，洪泛区总面积为43,100km2。欧洲和非洲的受影响程度相对较轻。就人口暴露程度而言，受影响洪泛区的人口数量在亚洲最多，其次是北美洲、欧洲、南美洲、非洲以及大洋洲（图4）。
论文的讨论中指出，由于尚有大量金属矿山和尾矿库信息统计不完整，尤其是在中国、印度和俄罗斯等地，研究结果可能低估了居住在受矿业活动影响区域的风险人口数量（约2300万）。金属采矿对河流和洪泛区的污染，对本身就面临与水相关疾病困扰的非洲和亚洲城市与农村人口的健康造成严重的额外危害。对于西欧和美国等早期工业国家，这种污染对水资源和粮食安全以及生态系统服务构成威胁，并加剧了环境中的抗生素耐药性。
全球气候变暖导致河流洪水频率的增加，可能会导致受污染洪泛区的侵蚀加剧和与泥沙沉积中金属污染物的再释放。全球城市化与洪泛区居民人口（尤其是在撒哈拉以南非洲和东南亚）的迅速增加，也会使暴露于污染风险的人口比例增加。由于全球市场中低品位金属矿石开采在扩张，会产生更多矿废，灾难性的尾矿库溃坝事件频率会不断增加，研究强调需要将大规模矿业数据库纳入环境监测分析与管理中，以便更好地管理金属矿场下游地区的金属污染与暴露风险。
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