铅锌矿开采活动对流域环境的影响（以铅[Pb]同位素为指标）：以中国西秦岭典型矿区为例

《Geoscience Frontiers》：The impact of lead-zinc mining activities on watershed environment with respect to lead (Pb) isotopes: a case study in typical mining areas of the western Qinling Mountains, China

　　 Futian Liu, Shuang Dai, Dongbao Guo, Yu Wang, Chunyan Li, Tianqi Ji, Lingfeng Qin, Weidong Du, Xiaogang Guo
兰州大学地球科学学院 & 自然资源部黄河上游矿化与勘探重点实验室，中国兰州730000

摘要
了解工业和采矿活动对环境的影响是区域生态环境保护和治理的重要前提。因此，在本研究中，系统地从中国中部秦岭山脉典型的铅锌矿区收集了三种类型的样本（尾矿、深层土壤和河沙）。通过研究铅（Pb）的元素和同位素地球化学特征，全面探讨了铅锌采矿活动对流域环境的影响。结果表明，沉积物中的铅含量显著升高，平均值为58.99 mg/kg，远高于区域背景值（高出2.2倍）和国家平均水平（高出2.6倍；p=0.001）。根据地球累积指数（Igeo）值，铅污染在空间上分布广泛，程度从轻微到中度不等。沉积物中铅含量的空间分布与污染状况高度一致，表现为西北部浓度较低，东南部浓度较高。利用铅同位素指纹技术（208Pb/206Pb-206Pb/207Pb），成功建立了沉积物中铅来源的二元混合模型，包括人为来源（铅锌尾矿，平均206Pb/207Pb值为1.1534，平均208Pb/206Pb值为2.1193）和天然来源（深层土壤，平均206Pb/207Pb值为1.1936，平均208Pb/206Pb值为2.0822）。通过定量源解析，人为来源贡献了沉积物中约一半（49.70%±5%）的铅。在铅锌采矿活动密集的区域，人为贡献率高达84.06%±5%。这些结果表明，铅锌采矿活动是铅的主要来源，并导致地球化学场发生显著变化。此外，结合自然地质背景和铅地球化学的综合特征，划分出三个地球化学区，以促进区域环境的科学管理和保护。

1. 引言
铅（Pb）被认为是环境中持续存在的污染物之一。长期暴露于铅污染环境中会对生物体造成不可逆的损害，尤其是通过致癌作用（Cheng和Hu, 2010；Shotyk等人, 2016；Rai等人, 2019）。因此，与铅相关的生态和环境问题已成为全球关注的重点（Needleman, 2004；Komárek等人, 2008；Cheema等人, 2020）。除了自然来源外，铅还可能来自各种人为活动，特别是与铅锌矿相关的采矿、冶炼和加工过程（Shotyk和Le Roux, 2005；Wang等人, 2019；Wang等人, 2019；Wang等人, 2021；Liu等人, 2023a）。采矿活动引起的铅相关环境问题在全球范围内都有报道。一些典型的例子包括澳大利亚的铅锌矿项目引发的环境问题（Mudd等人, 2017），以及亚洲世界级Jinding铅锌矿导致的重金属污染和铅中毒事件（Xu, 2015）。目前，与铅相关的研究已成为生态环境领域的一个热门课题（Cai等人, 2024；Giordano等人, 2024）。
秦岭山脉位于中国中部，是一个在地理边界、水资源保护和生物栖息地方面至关重要的区域，对维持生态功能具有重要意义（Peng等人, 2023）。在该区域的西部，存在中国重要的铅锌资源基地——西成超大型铅锌矿田，铅锌储量超过21×10^6吨（Jia等人, 2020）。该地区的矿产资源开发始于20世纪80年代，这些活动不可避免地对区域生态质量（如矿区附近土壤的多元素重金属污染）和环境安全（如居民血液样本中铅和镉含量偏高）产生了负面影响（Cao和Yang, 2015；Hu等人, 2015）。此外，根据中国地球化学基准（CGB）项目的研究结果，在西成铅锌矿区附近的沉积物中检测到异常高的重金属含量（Wang等人, 2019；Wang等人, 2015；Wang等人, 2019）。这些结果证实了铅锌采矿活动对环境的影响。然而，对采矿活动贡献的定量评估仍然有限，从而导致区域环境治理和保护的不足。因此，科学和定量评估铅锌采矿活动对西成地区生态环境的影响迫在眉睫。本研究旨在满足这一需求。

对环境介质中的污染物进行定量源解析是评估工业和采矿活动环境影响的关键步骤，可通过两种方法实现（Salim等人, 2019；Tao等人, 2023）。一种方法是基于元素含量的数学统计分析，包括正交矩阵分解（PMF）、主成分分析（PCA）和多元线性回归（MLR）等（Zhuang等人, 2018；Zhang等人, 2019；Dash等人, 2020）。另一种方法是同位素指纹技术，主要涉及铅、镉、锌和汞元素（Anderson等人, 2002；Cheng和Hu, 2010；Gili等人, 2016；Bi等人, 2017；Zhao等人, 2020；Wang等人, 2021）。尽管前者方法在识别来源方面具有优势，但由于估算不够精确，在高或低背景环境中表现较差（Tao等人, 2023）。相比之下，基于铅同位素的源解析方法具有更高的可靠性，因为在多种过程中分馏现象几乎不存在。这项技术已广泛应用于识别各种环境介质（如大气颗粒物、植物、水和河沙；Miller等人, 2002；Zhang等人, 2007；Cheng和Hu, 2010；Wei等人, 2020a,b；Wei等人, 2020a,b）以及各种人为活动（如铅锌采矿活动；He等人, 2019）中的污染物来源。

总之，虽然以往的研究记录了西秦岭地区矿区规模的重金属污染，但对污染源的定量归因仍较为有限。本研究利用精确的铅同位素指纹技术克服了传统统计方法通常存在的不确定性。通过对穿越西成铅锌矿区的青尼河流域的河沙进行系统分析，首次对该地区铅异常的具体来源进行了定量评估。具体而言，本研究旨在：（1）确定铅的空间分布和污染状况；（2）结合区域地质背景，识别沉积物中铅浓度异常高的原因；（3）定量评估典型铅锌采矿活动对环境的影响。这些发现将为类似问题的解决提供科学依据，并为西秦岭地区的环境保护和管理提供重要支持。

2. 材料与方法
2.1. 研究区域
研究区域——青尼河流域位于中国中部秦岭山脉西部，主要位于甘肃省成县（105°23′–105°57′E，33°29′–34°21′N），总面积约1800平方公里（图1a）。该地区地形以岩石山地为主（占80%），特点是坡度陡峭、土壤层薄、植被覆盖度较高。整体地势西北部较高，东南部较低，海拔范围为750–2377米。该地区属于大陆性季风气候，年均温度为10.9–11.7℃，年均降水量为620.8–697.7毫米（数据来源于1965年至2015年；Liu和Xu, 2016；中国气象局（CMA），2025）。河流主要流向为西北至东南。该河流最终汇入嘉陵江，成为长江流域的第二大支流。该地区的地层可分为三类：首先是中新生代砂泥岩，包括新近纪甘肃群、中侏罗世、中三叠世和下白垩统；其次是古生代碎屑岩和碳酸岩的组合，北部为石炭-泥盆纪系统，南部为志留纪系统；最后是晚志留世的吴家山组石英片岩和大理石，分布范围有限（图1b；GSGP, 2021）。该地区矿产资源丰富，包括常巴矿、谢家矿和比家山矿，这些矿井是中国第三大铅锌矿区（Wei等人, 2020a,b；Wei等人, 2020a,b）。这里的铅锌矿化过程可分为两个阶段：初始的沉积-热液作用（SEDEX）阶段，随后是岩浆-热液改造和富集阶段。主要矿石矿物包括方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、石英、碳酸盐矿物和重晶石等。该地区的铅锌储量约为11×10^6吨，年产量为2×10^6吨矿石和0.1×10^6吨冶炼产品。这些采矿活动是该地区经济产出的主要贡献者。此外，铅锌矿主要分布在河流中游，长期高强度的采矿活动是该地区污染的主要来源。

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图1. 研究区域的采样点（a）和地质图（b）（地质图根据GSGP, 2021修改）。

2.2. 样本采集
本研究收集了三种类型的样本（图1a和补充数据图S1），包括铅锌尾矿（Tail-1、Tail-2和Tail-3）、深层土壤（Dsoil-1、Dsoil-2、Dsoil-3和Dsoil-4）以及河沙（Se-1至Se-32），使用不锈钢铲进行采集。尾矿样本取自常巴矿、谢家矿和比家山的尾矿池。这些样本颗粒细腻、呈现黑色且密度较高。深层土壤样本取自C层，代表自然背景，距基岩较近，深度在30至50厘米之间，随机分布在森林坡地上，主要土壤类型为棕壤和肉桂壤（Munsell颜色范围为10YR 5/4至7.5YR 5/6；见补充数据图S2a–b）。河沙样本则在青尼河流域的主要河流每隔约6公里取一个样本。在铅锌矿分布区，采样间隔增加了约1–2公里。每个采样点选取三个子样本，总质量约为4公斤。在现场采样过程中，去除了碎屑（如植物碎片和砾石），然后用10目（2毫米）尼龙筛进行筛选。使用GPS获取采样点的经纬度信息非常重要（见表1）。根据采样点的现场观察，全面记录了沉积物的基本性质和周围环境条件。研究区域的沉积物主要为浅棕色至棕色（Munsell颜色范围为10YR 5/4至7.5YR 6/4；见补充数据图S2c–d）。根据其物理特性（即粘性较大且颗粒明显），研究区域的河沙初步被鉴定为砂质粘土。整个样本采集过程于2023年5月完成。研究区域内环境介质中铅地球化学的统计结果

| 样品类型 | 纬度（N） | 经度（E） | 距离（km） | Pb（mg/kg） | Al2O3（%） | 206Pb/204Pb | 207Pb/204Pb | 208Pb/206Pb | 206Pb尾值-1 |
|---------------|---------|---------|---------|-----------|-------------|--------------|--------------|--------------|
| 铅锌尾矿 | 33°56'48“ | 105°42'19“ | 26.68 | 121 | 9.00 | 7.70 | 17.96 | 53.00 |
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| 尾矿-2 | 33°53'20“ | 105°43'54“ | 33.16 | 120 | 8.00 | 1.26 | 18.04 | 41.00 |
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| 尾矿-3 | 33°50'40“ | 105°44'02“ | 37.88 | 105 | 2.00 | 1.64 | 50.00 | 11.15 |
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| 平均值 | | | | | | | | |
| 土壤-1 | 34°07'55“ | 105°34'29“ | 4.20 | 26.50 | 14.16 | 18.73 | 72.00 | 64.00 |
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| 土壤-2 | 34°00'15“ | 105°33'40“ | 18.47 | 23.10 | 14.36 | 18.71 | 59.00 | 25.00 |
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| 土壤-3 | 33°48'58“ | 105°44'36“ | 41.92 | 25.00 | 13.12 | 18.73 | 58.00 | 50.00 |
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**注：**
- 表中数据为样本在环境介质中的铅（Pb）及其相关化学元素的含量。
- **Pb/204Pb** 和 **207Pb/204Pb** 的比值用于表征铅的同位素组成。
- **2σ** 表示测量结果的标准误差范围。
- **尾值-1** 表示除尾矿外的其他样本中的铅含量。

**文献引用：**
- Chi and Yan (2007): 江苏省环境介质中铅的地球化学特征。
- Shi et al. (2016): 中国土壤中铅的含量及分布。
- Wang et al. (2016): 中国深层土壤的地球化学基线。

**额外说明：**
1. **距离**：指从采样点到沿河流方向从北向南的源头的大致距离（粗体表示位于铅锌矿下游的采样点）。
2. **1980年代的沉积物**：指1980年代人为活动较弱时长江流域的沉积物中铅的含量范围（Wang et al., 2012）。

**实验方法：**
所有样品均在室温下风干后粉碎至200目（0.074 mm）粒度。铅含量采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS；Agilent）进行分析，检测限为2 mg/kg。经过热板湿法消化后，将0.10 g粉末样品与混合液（8 mL HF、8 mL HNO3和1 mL HClO4）在120–200 ℃下消化1.5–3小时，并测试标准溶液。为了测定Al2O3含量（作为参考元素），采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-OES）对标准溶液进行检测（经过四种酸HCl、HNO3、HF和HClO4消化后）。
3. **铅同位素分析**：在武汉中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室使用MC-ICP-MS（NEPTUNE）进行分析。铅的分离采用阴离子交换色谱法完成。空白样品、标准参考材料和重复样品的质量控制结果显示精度高，回收率超过96%，相对标准偏差低于3%。
4. **土壤样品的处理**：样品首先用环氧树脂处理，然后制备成20 mm × 20 mm的柱子，使用AMICS系统（Bruker，德国）进行扫描电子显微镜（BSE）和能量分散光谱（EDS）分析。从上述讨论中可以观察到，研究区域内与铅锌矿相关的工业活动导致了河流沉积物中的铅污染。3.3 铅同位素的特征如表1所示，研究区域内河流沉积物中206Pb/204Pb、206Pb/207Pb和208Pb/206Pb的平均值分别为18.3622、1.1739和2.1013。这些铅同位素的变异系数极小（0.55%–1.21%），与图3和补充数据图S5所示的空间分布一致。这些结果表明，与该地区的铅浓度相比，同位素的变化相对有限。这一规律与即使经过复杂的物理化学过程后，铅同位素的分馏也很小有关（Cheng和Hu, 2010; Cheema等人, 2020）。尽管来自不同来源（包括煤炭、矿石和气溶胶）的铅同位素存在差异，但它们的206Pb/207Pb和208Pb/206Pb比值始终在1.00到1.40以及1.80到2.30之间变化（Bi等人, 2017）。这些差异远小于一数量级，不足以引起该地区的显著波动。然而，这种微小差异仍然有助于铅源的识别。下载：下载高分辨率图像（766KB）下载：下载全尺寸图像图3. 通过反距离加权插值方法获得的研究区域内河流沉积物中206Pb/207Pb（a）和208Pb/206Pb（b）的空间分布。总体而言，人为来源的206Pb/207Pb比值低于自然来源。这是因为不溶性硅酸盐矿物作为天然铅的主要形式，其206Pb/207Pb比值高于不稳定矿物（例如碳酸盐），后者被认为是人为铅的主要形式（Nagatsuka等人, 2010; Zhao等人, 2020; Zheng等人, 2023）。研究区域内铅锌尾矿的206Pb/207Pb比值为1.1534，明显低于深层土壤的平均值1.1936。这一结果与上述规律相符。值得注意的是，河流沉积物中206Pb/207Pb的平均水平（1.1739）介于尾矿和深层土壤之间。这一结果验证了研究区域内河流沉积物的铅同位素可能受到两者的共同控制。206Pb/207Pb的低值区域与高铅含量区域（图2、图3、补充数据图S4和S5）相符，主要分布在黄竹镇至成县的铅锌矿区。这些结果表明，研究区域内的铅锌采矿活动是河流沉积物中206Pb/207Pb值低的主要原因。此外，河流沉积物中206Pb/207Pb与1/Pb之间存在显著负相关（R2 = 0.80；图4a）。值得注意的是，铝常因其稳定性和地壳丰度高而被用作校正元素含量的参考元素（Zeng等人, 2019; Fang等人, 2019）。经过归一化以考虑粒度效应（图4b）后，206Pb/207Pb比值与总铅含量呈现明显负相关，并逐渐接近尾矿的同位素特征。因此，河流沉积物中尤其是靠近铅锌矿区的铅浓度升高，以及与自然背景的显著同位素偏差，共同表明研究区域内的铅地球化学异常应归因于人为来源。下载：下载高分辨率图像（240KB）下载：下载全尺寸图像图4. 研究区域内河流沉积物中206Pb/207Pb与1/Pb（a）和Pb/Al（b）之间的关系。3.4 铅来源的分析通常，环境介质中的大多数铅来源于大气沉降、交通排放、煤炭燃烧、铅锌采矿活动和自然来源（Sturges和Barrie, 1987; Miller等人, 2002; Han等人, 2015; Bi等人, 2017）。图5展示了研究区域内河流沉积物和潜在来源的铅同位素组成。在兰州（地区西北部）、西安（东北部）和若尔盖（西南部）收集的气溶胶的铅同位素特征与当地河流沉积物的显著不同（补充数据表S1；Xu等人, 2012; Gai等人, 2014）。河流沉积物与含铅汽油和无铅汽油之间的同位素差异也很明显。这些发现排除了大气沉降和交通排放作为主要贡献者的可能性（图5a–c）。关于煤炭燃烧，中国的煤炭产量主要集中在山西、陕西、内蒙古和新疆，这些省份合计占全国总量的约81.30%（中国国家煤炭协会（CNCA），2024年）。这些地区的煤炭铅同位素比值也与研究区域内的河流沉积物显著不同（图5a–c）。因此，煤炭燃烧不太可能是研究区域内铅的主要来源。此外，在河流沉积物中，208Pb/206Pb与206Pb/207Pb以及207Pb/204Pb与206Pb/204Pb之间存在强烈的线性关系（R2 > 0.93）（图6）。这一结果表明，河流沉积物中的铅来源应该是相对纯净的人为活动和自然背景的两个端点，而不是三个或更多端点（Fang等人, 2019; Peng等人, 2022）。通过分析本研究收集的铅锌尾矿和深层土壤的数据集以及文献中的铅锌矿石的数据，发现它们的铅同位素与河流沉积物的相应拟合曲线一致，可以定义两种铅来源：第一种来自铅锌尾矿（人为来源），第二种来自自然背景（深层土壤）（图5和图6）。铅地球化学聚类将沉积物分为以自然背景为主的A组（西北部和中部地区）和受采矿影响的B组（采矿区和下游地区）（图7）。从同位素上看，由深层土壤代表的自然背景特征仅在区域 lithology 中的碎屑砂岩组分中得到复制（图5b）。碳酸盐岩和花岗岩的贡献有限，这可以归因于碳酸盐风化产物的可溶性传输（Kang和Li, 2023）以及花岗岩的有限暴露，导致它们对沉积物铅地球化学场的影响较小。总之，研究区域内河流沉积物中的铅主要来源于铅锌采矿活动和砂岩的自然背景。下载：下载高分辨率图像（824KB）下载：下载全尺寸图像图6. 基于208Pb/206Pb-206Pb/207Pb（a）、207Pb/204Pb-206Pb/204Pb（b）和208Pb/204Pb-206Pb/204Pb（c）的铅来源二元混合模型。下载：下载高分辨率图像（722KB）下载：下载全尺寸图像图7. 铅地球化学的聚类热图（a；颜色从蓝色到红色代表含量或值的逐渐增加），以及研究区域内河流沉积物中人为铅贡献的样本类型位置（b）。3.5 定量来源分配根据上述铅来源的分析，研究区域内河流沉积物的铅同位素组成可以用二元混合模型完美解释。因此，本研究中的人为和自然来源分别由收集的铅锌尾矿和深层土壤代表。使用方程（1）定量估计了人为铅的贡献，随后通过方程（2）获得了自然来源的贡献。（1）Pba% = Rs - Rn × 100 (2) Pbbn% = 100 - Pbaw其中公式中的所有符号都来自表1中列出的206Pb/207Pb数据集。其中，Pba和Pbn分别是河流沉积物中人为和自然来源的铅贡献；Rs表示河流沉积物的206Pb/207Pb值；Ra表示由铅锌尾矿代表人为来源的206Pb/207Pb值（1.1534），而Rn表示由深层土壤代表的自然来源的206Pb/207Pb值（1.1936）。计算结果表明，人为铅对河流沉积物的平均贡献约为49.70% ± 5%，表明研究区域内的生态环境受到采矿活动的显著影响。如图6所示，靠近深层土壤的河流沉积物样本中约90%的铅来自自然背景，而靠近尾矿的样本显示出人为活动的显著影响（超过65%）。人为铅的贡献在空间上与铅含量一致（图2a和图7b，补充数据图S4a）。具体来说，研究区域西北角的平均人为铅贡献为4.72% ± 5%，表明自然背景起主导作用。另一方面，从黄竹镇到成县的地区，如长坝和碧家山的铅锌矿的采矿活动向附近的环境介质中输入了大量的铅，人为贡献的平均水平高达84.06% ± 5%。因此，河流沉积物中的铅含量和同位素水平主要受铅锌采矿活动的控制。值得注意的是，在距离铅锌矿区约40公里的下游地区，仍有人为贡献，平均值为72.01% ± 5%。这可能与铅锌采矿活动对沉积物的长距离迁移有关。这一推测得到了黄河流域和澜沧江流域的采矿活动对河流沉积物的影响分别超过30公里和70公里的实证支持（Yi等人, 2012; He等人, 2019）。这是因为铅锌矿石和尾矿中的铅可以以多种形式进入河流系统，从而促进铅的长距离传输。一方面，铅锌矿石和尾矿中的铅可以以可溶性离子的形式通过酸性矿井排水（AMD）传输（Zhang等人, 2023a），然后被粘土矿物、有机物和铁锰氧化物吸附到河流沉积物中（Cheng和Hu, 2010; Tabelin等人, 2020）。在高流量事件期间，增加的剪切应力使得更细小的、吸附了铅的颗粒（例如粘土、Fe-Mn氧化物）能够迁移和向下游传输（Walling, 2005）。另一方面，一些含铅的初级矿物（例如方铅矿）和氧化后的次级矿物（例如角铅矿、Pb-Mn氧化物和氢氧化物Pb硫酸盐）可以以悬浮固体或沉积物的形式分布在河流中（Kossoff等人, 2014; Lin等人, 2023; Onnis等人, 2023）。通过对铅锌矿区附近河流沉积物样本（Se-23）的TIMA分析矿物学研究发现，存在与铅锌矿床相关的矿物组合，如方铅矿和闪锌矿（图8a），进一步证实了上述事实。此外，铅的长期命运和生物可利用性受到矿物转化的调节。尽管通过风化形成的次级矿物可以固定铅，但某些由有机降解或微生物活动驱动的pH或氧化还原势的变化可能会破坏这些相的稳定性，使铅转化为更易迁移的物种。因此，沉积物传输系统、水文强迫和持续的矿物学演变共同决定了铅的长距离迁移（Grybos等人, 2007）。下载：下载高分辨率图像（2MB）下载：下载全尺寸图像图8. 铅锌矿区附近河流沉积物样本的TIMA分析矿物学（a）以及该河流沉积物内发现的球形铁磁矿物的元素特性（b）。值得注意的是，来自矿物冶炼的球形铁磁矿物已被广泛报道（Jordanova等人, 2004; Zhu等人, 2013）。令人惊讶的是，本研究也在铅锌矿区附近的河流沉积物中发现了它们的存在。可以观察到其表面含有相对较高的Fe、Zn和铅含量（图8b）。这一特征再次突显了铅锌采矿活动（例如冶炼）对研究区域整个流域环境的影响。总之，由于河流沉积物的强传输能力，铅锌采矿活动对该流域环境产生了明显的远程影响。3.6铅地球化学的地球化学分区及其重要性

根据上述关于铅含量、污染状况、同位素和人为贡献的全面地球化学特征，研究区域可以划分为以下三个区域（图9）：

(I) 西北部的自然背景区，无铅污染：该区域位于研究区域的上游，其岩性主要为新近纪、下白垩纪和石炭纪的大规模砂岩和泥岩。该地区河流沉积物中的铅含量相对较低，平均值为25.45毫克/千克，接近自然背景值27毫克/千克。206Pb/207Pb比值平均为1.1855，更接近深层土壤的值（1.1936）。此外，在这种情况下，自然铅的贡献率占主导地位，平均值为78.40%±5%。河流沉积物在铅方面被认为是安全且干净的，平均Igeo值为-0.71，低于污染阈值（零）。上述讨论说明了自然地质背景对该区域河流沉积物铅地球化学的重要影响。在该区域，应优先发展农业生产活动和饮用水供应项目，并实施长期的环境质量监测计划，以保护自然状态并维持该地区的高环境质量。

(II) 中央区域的铅锌矿开采活动影响显著区，铅污染为中度至重度：该区域分布于研究区域的中间地带，与其他区域的岩性差异不大。然而，最显著的特点是存在历史悠久（超过40年）的铅锌矿。该地区的铅含量明显较高，平均值为113.61毫克/千克，而206Pb/207Pb比值（1.1598）接近人为来源的值（即铅锌尾矿的1.1534）。此外，人为铅是主要因素，其平均贡献率高达84.06%±5%。这里的河流沉积物属于中度至重度铅污染类别，平均Igeo值为1.34，最大值为2.53。这些结果综合表明，该地区的长期铅锌矿开采活动导致了河流沉积物地球化学领域的显著变化，表现为铅含量显著升高和更严重的污染。因此，在青尼河流域应对这一区域给予优先关注。未来的工作应集中在两个相互关联的优先事项上：(1) 系统地评估和减轻铅锌矿开采对当地微生物、动物和植物的影响；(2) 推进针对性的环境修复。后者应包括制定和实施更严格的采矿操作绿色生产技术标准，最终目标是将该地区恢复到健康和生态安全的状态。

(III) 南部区域的铅锌矿开采活动远距离影响区，铅污染较轻：该区域位于研究区域的下游，其岩性特征与其他区域相似，且缺乏工业和采矿活动。如果进行一般类比，该地区河流沉积物的铅地球化学特征应与区域I相似。然而，以下事实反驳了这一假设：该地区的河流沉积物中铅含量相对较高，平均值为60.45毫克/千克。其206Pb/207Pb同位素比值平均值为1.1680，比其他两个区域更中性（图6）。重要的是，人为铅的贡献率在该地区相对较高，平均值为63.73%±5%。河流沉积物中的铅污染较轻，平均Igeo值为0.52。如前所述，河流沉积物的迁移能力较强，可以长距离传输。尽管该区域缺乏工业活动，但它位于铅锌矿开采区的下游，不可避免地受到中间地带铅锌矿开采活动的影响。因此，该区域铅含量的相对富集和轻微污染可能是由于铅锌矿开采活动的远距离影响所致。在该区域，应强调定期进行较短时间范围内的环境质量监测，以防止重金属污染水平（如铅）的升级和环境质量的进一步恶化。

图9. 研究区域内河流沉积物中铅地球化学的分区。

4. 结论

本研究通过对中国西部秦岭山脉一座重要铅锌矿附近的河流沉积物进行全面的铅地球化学分析，探讨了典型采矿活动对流域环境的影响。总体而言，西秦岭山脉的铅锌矿开采活动导致铅含量显著增加，铅同位素组成明显偏离背景值，河流沉积物中的铅污染程度从轻微到中度不等。通过利用铅同位素指纹技术，本研究成功设计了该地区河流沉积物铅来源的二元混合模型，其中包括由铅锌尾矿代表的人为来源和深层土壤代表的自然来源。虽然单月采样在本研究中获得了可靠的结果，但未来的研究应优先考虑连续的季节性和长期监测。此外，在特定情况下，特别是在铅锌矿开采活动中，需要检查不同来源的铅同位素特征的潜在重叠。定量来源分配显示，铅锌矿开采活动被认为是河流沉积物中铅的主要来源。根据铅地球化学的全面特征，研究区域可以明确划分为：(I) 无铅污染的西北部自然背景区；(II) 中央区域铅锌矿开采活动影响显著区，铅污染为中度至重度；(III) 南部区域铅锌矿开采活动远距离影响区，铅污染较轻。值得注意的是，受到铅锌矿开采活动深刻影响的区域II应在未来的区域生态环境安全中受到更多重视。应特别关注评估采矿对当地生物的影响，并促进绿色生产技术的采用。

未引用的参考文献：
Liu等人（2019年）。

作者贡献声明：
刘富田：撰写——原始草稿、软件使用、数据整理、概念化。
戴双：撰写——审稿与编辑、资源提供、项目管理、概念化。
郭东宝：资源提供、调查。
王宇：调查、正式分析。
李春燕：软件使用、正式分析。
纪天奇：软件使用、方法论。
秦凌峰：监督、数据整理。
杜卫东：软件使用、资源提供。
郭小刚：资源提供、正式分析。