《Scientific Reports》：Risk sources quantitative identification of heavy metals in coal mining hinterland river sediments, Northern China
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本研究针对神府煤矿区河流沉积物中重金属污染问题，通过构建PMF-RI/HRA耦合模型，定量解析了采矿、工业和交通三大污染源对生态及致癌风险的贡献。结果表明：雨季Hg污染更显著（69%样本Igeo>1），采矿源贡献48.79%生态风险（Hg占98.50%），工业源贡献51.48%致癌风险（Ni为主靶标），儿童健康风险超阈值比例达94.07%。该研究为能源产业区重金属风险精准防控提供了关键靶点依据。
随着我国能源产业的快速发展，煤矿区周边环境重金属污染问题日益凸显。位于华北的神府煤矿区作为重要煤炭生产基地，在长期开采及相关工业活动影响下，重金属通过大气沉降、废水排放等途径进入周边河流沉积物，对生态系统和人体健康构成潜在威胁。尤其值得注意的是，矿区河流沉积物中重金属污染具有多源性、复合性特点，不同污染源贡献的风险差异尚未明确，这给精准治理带来了挑战。
传统风险评估方法多关注重金属总量，难以区分不同污染源的贡献程度。此外，现有研究往往忽视季节性水文条件变化对重金属迁移转化的影响，更缺乏对特定人群（如儿童）风险的针对性评估。正是为了解决这些科学问题，研究人员在《Scientific Reports》上发表了针对神府煤矿区窟野河沉积物的系统性研究。
研究方法概要
研究团队采集了59个沉积物样本，综合运用地质累积指数（Igeo）和蒙特卡洛模拟进行概率性风险评估。创新性地构建了正矩阵分解-风险指数/健康风险评价（PMF-RI/HRA）耦合模型，首次实现了污染源解析与生态/健康风险的定量对接。通过对比干湿两季数据，重点分析了雨季污染特征。
结果与发现
- 1.
重金属污染特征
地质累积指数评估显示，汞（Hg）在69%样本中Igeo>1，达到中度污染水平。蒙特卡洛模拟表明，雨季重金属浓度虽低于旱季，但污染源更为复杂。
- 2.
污染源解析
PMF模型识别出三大污染源：采矿活动（48.79%）、工业排放（51.48%）和交通源（34.41%）。其中采矿源以汞为主要标识元素（贡献率98.50%），工业源以镍（Ni）为特征污染物。
- 3.
生态与健康风险
源导向风险评估揭示：采矿源主导生态风险（Hg为主要贡献元素），工业源主导致癌风险（Ni为关键靶标）。健康风险评价显示儿童群体风险显著高于成人，94.07%样本的致癌风险超过阈值。
结论与展望
该研究通过多模型耦合创新，明确了煤矿区重金属污染的源-风险对应关系。发现不同重金属（Hg与Ni）分别主导生态与致癌风险，且污染源贡献存在显著差异。研究成果为"采矿-工业-交通"混合型能源区的风险管控提供了新思路，建议优先管控采矿源汞排放和工业源镍污染，并加强儿童群体健康防护。这种源解析-风险耦合的方法框架，可推广应用于其他工矿区的环境风险评估实践。
