我国硫铁矿资源丰富，分布广泛，主要形成于内生作用以及煤硫沉积，以单一硫铁矿矿床为主^[10]，目前，我国硫铁矿的储量约占世界总储量的10%，排名第三^[11]。我国硫铁矿分布^[12]和储量情况，见图1和图2，从硫铁矿资源储量情况来看，硫铁矿储量矿石主要集中在江西、云南、新疆、内蒙古、广东、贵州和四川等省（区），伴生硫铁矿主要集中在江西、安徽、陕西、甘肃等省^[1]。受成因影响，硫铁矿区主要分布于华南、华北、华东、西南等地区^[12-13]，大部分矿区位于长江、黄河、珠江流域周边地区，是我国生态环境敏感区及脆弱区。同时，长江中下游丘陵区、四川盆地、华南地区、江南区、西南区属于我国重要的种植区^[14]。我国硫铁矿资源周边敏感受体分布广泛，不合理的硫铁矿开采活动可能会影响周边环境及人体健康^[14-20]。

受地形地貌、区域背景浓度、生产产业、开采管理方式等因素影响，不同硫铁矿地区引起的环境问题也会有所不同。如，位于西南地区的硫铁矿以高硫含量为特征，硫含量在区域上呈带状分布^[15]，部分硫铁矿带和煤层中明显富集重金属元素，其中砷的含量高尤为突出^[16]；华南地区的硫铁矿常伴随铊元素，开采活动除了会造成铜、铅、砷等重金属污染物外，可能会造成铊污染^[17]；其余地区硫铁矿矿床类型主要以岩浆热液型和沉积型为主，且常与多金属矿共、伴生，共、伴生元素有铁、铜、铅、锌和金、银、钼等^[18-21]。

硫铁矿的开采过程主要包括原矿的开采、加工等，每一步采矿活动都伴随着含重金属的废气、废水和固废的产生。硫铁矿的主要污染源为采矿或加工时产生的含有硫化矿物的废石、废渣、尾矿及废石淋溶水、矿井涌水、选矿废水等酸性废水，以及在生产爆破、选矿加工等过程中产生的废气污染物。由于早期环保意识淡薄，且受限于技术和管理水平，废石露天无序堆放，废弃矿洞未进行有效封堵，酸性废水长期外排的现象在我国硫铁矿区普遍存在。

在所有污染源中，矿山酸性废水(Acid mine drainage，AMD)对环境的影响是硫铁矿区最严重的环境问题。一旦产生AMD，就很难控制过程，未来修复成本也很高^[22]。当矿洞、露天堆放的废石、矿渣等污染源位于河流、湖泊附近，所形成的酸性水会迅速且大面积地扩散，造成周边地表水、地下水、土壤等环境污染，引起严重的生态环境问题^[23-24]。由于硫铁矿AMD中具有强酸性、高铁锰等特征，酸性废水常呈红褐色、黄色等颜色，感官污染现象明显。

硫铁矿的AMD主要来源于矿洞涌水及废石、尾矿等矿山遗留废弃物。这一类废弃物经过风化、淋溶，在光、氧、雨水等土壤地球化学因子和雨水等液相介质的作用下形成矿山酸性废水^[25]。AMD的形成机理目前已被广泛研究，包括以下3个步骤：(1)硫铁矿物被自然界中的O₂氧化，矿物晶格中的铁析出变为Fe²⁺；(2)Fe²⁺进一步被氧化生成Fe³⁺；(3)Fe³⁺形成，成为黄铁矿氧化过程中的主要氧化剂，促进硫铁矿的氧化反应，增强废水的酸性。

硫铁矿中主要成分黄铁矿在不同条件下氧化情况可用不同反应公式表示，见式(1～6)：

式（1～6）代表了黄铁矿氧化的主要和常见过程，其中式（1～3）为黄铁矿氧化过程，式（4）为黄铁矿氧化的总体反应，式（5）显示Fe³⁺形成后，充当主要氧化剂，促进硫铁矿的氧化反应过程^[25]。式（6）显示了在低含水量的条件下，黄铁矿的完全氧化产酸过程。

硫铁矿开采过程中的污染物来源于原矿开采、运输、加工等过程，主要污染途径为大气沉降、降雨淋溶和地表径流等。结合我国硫铁矿主要矿石矿物成分、生产作业时使用的原辅材料以及产排污环节，对硫铁矿开采过程进行分析，污染识别结果及主要潜在污染物，见表1。

硫铁矿在开采与运输环节，污染物主要来源于含有硫化矿物的废石以及废石淋溶水、矿洞涌水等酸性废水中包含的有毒有害物质^[6]。硫铁矿作为典型的硫化矿物，大多时候与黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等共伴生，若与煤系地层关系密切，则与铝土矿、粘土矿共生^[10]。根据对主要矿石中有毒有害物质进行识别，主要特征污染物为铁、锰、铜、铅、锌、砷、镉、锑、钼、金、银、钴、镓、硒、碲、锗、铊及硫化物等^[1,5,14]。

在选矿加工过程中，污染物大部分来源于含有硫化矿物的废石、尾矿等，生产废水以及原辅材料中包含的有毒有害物质等。硫铁矿的选矿工艺比较成熟，一般以浮选为主，重选为辅，原辅料中的有毒有害物质主要来源于浮选药剂^[26]。目前，主要使用的浮选药剂主要分为抑制剂和活性剂，其中抑制剂又包含了无氰抑制剂和含氰抑制剂。含氰抑制剂对硫铁矿的抑制效果非常显著，但由于氰化物有剧毒，因此应用有限。无氰抑制剂主要包含石灰、双氧水、高锰酸钾、亚硫酸、硫化钠等无机抑制剂以及乳酸、单宁酸、水杨酸等有机抑制剂^[26-28]。硫铁矿活化剂一般用于被高钙高碱抑制的硫铁矿的浮选回收，主要包含硫酸、草酸、盐酸、硫酸铜、硝酸铅以及铵盐等^[26-28]。另外，考虑到在运输和生产过程中可能会使用到柴油及松醇油等辅助材料，选矿过程中特征污染物主要为铁、锰、铜、铅、锌、砷、镉、锑、钼、金、银、钴、镓、硒、碲、锗、铊、硫化物、石油烃以及氰化物等。

研究表明，由于硫铁矿中常伴生有重金属，硫铁矿土壤、地下水、地表水中普遍存在砷、铜、铅等重金属超标的现象^[29]。一般情况下，污染物浓度随矿山距离增加而逐渐降低^[30]。按照不同的环境介质，将矿区周边污染分为地表水环境污染、地下水环境污染、土壤环境污染3大类，特征如下。

多数硫铁矿早期以开采硫铁矿生产硫磺为主，其炼硫历史遗留的尾矿以及随意堆积的废石、矿渣堆，形成酸性废水常是造成周边地表水污染的主要原因。硫铁矿区内周围地表水主要呈现出高酸性、高硫酸盐、高铁锰、高重金属(如砷、锌、铜、铅、镉和镍等)、高悬浮物等特点^[30-32]。根据安徽及陕西两省硫铁矿主要河流水质分析与污染评价结果，硫铁矿区地表水铁、锰超标倍数可达1 000倍，其他重金属超标可达100倍^[32]。硫铁矿地表水中重金属常因吸附沉淀作用富集于排污口附近的底泥中，与水中各种无机配位体和有机配位体生产各种络合物或螯合物^[33-34]。硫铁矿地表水重金属形态随pH变化和氧化还原条件而转化，当沉积物所处的水环境化学条件、水流紊动强度等发生变化时，重金属等污染物将二次释放^[33-34]。根据矿区周边水环境影响研究，一般矿区地表水污染在污染源附近环境(1～2 km)中显著^[23,35]。

硫铁矿区地下水污染按照污染来源主要可分为矿井地下水污染、废石淋溶水污染和尾矿渗漏污染^[36]。矿井地下水污染主要是由于矿洞关闭后，地下水位回升，淹没废弃矿坑、巷道和采空区等，使废弃矿井成为潜在的污染源，并且在相当长的时间里通过多途径对区域地下水造成影响^[3]。受水动力场、水化学场、微生物场和温度场等多场控制，矿井水的水质形成及演化过程非常复杂，具有非均质性和时空变异性^[36-37]。废石淋溶水造成的地下水污染主要是由于采矿区遗留固废极易发生氧化，经过降水的淋滤作用将产生的酸性废水加速重金属释放，下渗到周边地下水中造成污染。尾矿库地下水污染主要由于若尾矿库发生泄漏时，会造成大面积地下水污染。硫铁矿区地下水环境污染特征与地表水相似，同样具有高酸性、高铁锰、高重金属、高悬浮物等特点。研究显示，广东及安徽省硫铁矿区附近铁、锰及其他重金属超标倍数均可达100倍以上^[37-38]。然而，我国矿区水文地质环境复杂，我国硫铁矿区地下水污染成因和运移规律以及污染特征仍不明晰，亟待进一步研究。

大气沉降和污染地表水汇流是硫铁矿矿区土壤重金属污染的重要来源^[39]。研究显示，矿区周边土壤污染最严重区域为矿山酸性废水排放、流经或汇入区域^[40-41]。若矿区下游存在农田，矿区周边大量的废石、堆积矿渣，以及矿井涌水在经过地表径流和雨水的冲刷淋溶后，其中的重金属流入水体并汇入周边农田，将造成区域性污染^[42-43]。根据四川、浙江、安徽、广东、新疆等省（区）硫铁矿周边土壤调查研究表示，硫铁矿周边土壤主要污染物为砷、镉、铅、铬、镍、铜等^[44]，其超标倍数为1～20倍^{[14,19-20,29]}。另一方面，大气颗粒物中的重金属污染物具有不可降解性，露天作业和矿山废弃物中颗粒的大气扩散可能也是土壤重金属的重要来源之一^[44-45]。当矿区中的污染物通过多途径进入土壤，会造成硫铁矿周边的土壤重金属含量增加以及土壤酸化。土壤酸化后将进一步活化重金属，改变其毒性，并造成土壤养分流失、肥力下降、植物、微生物死亡，作物减产等现象。

硫铁矿开采及加工过程中主要产生的固体废物(废石、废矿渣、尾矿等)、酸性废水(废石淋溶水、矿洞涌水等)在液相介质的作用下，使重金属等污染物进入周边地表水和地下水，造成水环境污染和水生态环境破坏，再通过地表径流等途径进入周边土壤^[45-46]。此外，如果将矿山废水污染的河流湖泊作为农田灌溉的水源，酸性污染水将与农田土壤相互作用，破坏土壤团聚体结构，导致生态环境恶化、作物减产等后果^[45]。土壤一旦被污染，不仅降低了土壤肥力和质量，还改变了土壤微生物群落结构，影响动植物的生长发育，甚至使重金属等有毒有害物质被种植的植物或作物吸收，然后通过直接饮食或通过食物链进行生物累积和生物放大最终对人体造成危害，硫铁矿区污染物迁移活动^[47]。由于我国硫铁矿区多分布于黄河、长江、珠江等流域山区，暴露人群主要为矿区职工或附近村民，人体健康风险多以直接摄入污染的土壤、水体，或通过食物链积累以及呼吸为主要暴露途径，其中，直接摄入污染土壤和水体，以及通过食物链积累被认为是最重要的暴露途径^[47-49]。

矿区是以矿山生产经营区为核心的独立人工和半人工生态系统，其固有风险因素不同于湿地、人工森林、农田等生态系统，也不同于城市建设用地环境。因此，矿区环境风险评价也独具特殊性，主要表现在矿区具有风险源多样性、空间影响边界的模糊性、随空间距离的衰减性、时间累积的延续性、污染流域性以及环境暴露的局限性等特点^[5-9]。

我国矿区风险评价起步较晚，缺少矿区生态风险评价、矿区人体健康风险评价或矿区综合风险影响评价的技术导则等技术性指导文件。因此，梳理国内外矿山环境风险评价方法，为硫铁矿区重金属污染的风险防范及治理提供科学依据至关重要。对伊比利亚黄铁矿带矿区^[49]进行风险评价研究表明，硫铁矿区环境风险程度取决于矿化类型、固体废物的体积和稳定性、酸性废水排放量、污染源中有毒有害物质浓度及毒性、矿区地理位置、距敏感地距离以及对周边土壤、沉积物、河流系统、地下水系统和景观影响的结果等。目前，对于矿区的风险评价主要集中在生态风险评价和健康风险评价两方面，对其评价方法进行归纳和统计，见表2 。

生态风险评价是评估暴露于环境胁迫因素(如化学药品、土地利用、入侵物种等)对环境造成影响的可能性的过程。国际上现行的污染场地生态风险评价大多以美国环境保护署（US EPA）的三步法为基本框架，即问题形成、分析(暴露分析及效应分析)和风险表征^[50-52]。

20世纪90年代以来，我国学者在介绍和引入国外与生态风险评价相关的研究时主要集中在水环境、土壤环境和区域风险评价等领域进行研究。由于矿区风险源复杂、风险受体层次多样以及评价尺度边界不清，评价工作需要面对更多的复合风险源。对此，本文从风险源角度对矿区生态风险评价进行了分类：第一类主要基于重金属等污染物对生物的毒性效应和生态风险进行评价，其中潜在生态风险指数法、地累积指数法是重金属生态风险评价应用较多的方法^[53-55]；第二类则是宏观尺度的风险源，目前的评价工作除了需要评价污染物带来的生态风险，还需要考虑复合风险源(如开发活动、地质灾害、社会影响等)带来的风险，该评价主要根据不同的风险目标和对象选择相应的指标构建完整的评价体系，如层次分析法、模糊综合评价法、灰色综合评价法、物元可拓法、指数分析法等 ^[7-8]，如表2。

人体健康风险评估是对现在或将来可能暴露于污染环境介质中的化学物质对人体产生不利健康影响的性质和概率进行估计的过程。硫铁矿区污染不仅针对直接在矿区工作的采矿工人，同时，重金属污染物通过水、气、土的传播扩散影响将影响周边环境^[45-46]，并通过食物链作用进入人体，最终在人体蓄积对人体器官组织造成慢性损害^[56]。研究显示，目前针对矿区的人体健康风险研究主要集中于考察植物、生物体内重金属经由食物链对人体健康的影响^{[14-19,29,56]}。人体健康风险计算主要方法包括US EPA提出的健康风险评价模型以及我国生态环境部发布的《建设用地土壤污染风险评估技术导则：HJ25.3—2019》中推荐模型。传统的风险评价模型往往会因为参数选取，数据量大小等因素影响评价结果，得到的风险评价值较为单一，且结果容易存在误差。而近年来贝叶斯分析、蒙特卡洛模型等不确定分析模型在风险评价领域的应用弥补了部分缺陷。其中，蒙特卡洛模型因具有所需分析数据较少、评估范围广等优势作为一种有效的概率风险分析方法，近年来在矿区健康风险评价中得到广泛应用^[57-58]。

作为一个独特的生态系统，矿区的风险源和风险受体的多样性及其空间异质性决定了矿区风险类型的多样性和复杂性。每项矿区风险评价研究关注的风险类型往往不同，导致矿区风险评价变得独特和复杂。单一的生态风险评价和健康风险评价不能反映矿区整体的综合生态风险。因此，矿区风险不应是对某一环境介质或人体健康的评价，也不应只是叠加不同的评价单元。矿区综合生态风险评价最终应形成系统、全面的评价结果，否则将无法揭示矿区整体的风险状况。

目前，我国还没有国家权威机构发布针对矿区污染调查以及综合风险影响评价技术导则等相关文件。矿山主要的特征污染元素主要为铁、锰、铜、铅、锌、砷、镉以及矿石中含有其他重金属、稀有金属。由于矿区控制单元范围的划分不确定、控制单元断面排放标准缺失以及污染物控制单元断面排放与其水质达标断面关系不清，亟须制定统一适用的硫铁矿区特征污染物排放的控制标准。另一方面，现行的土壤环境质量标准主要针对农用地和建设用地，对于矿区这种独立的人工、半人工生态系统，其周边土壤环境质量缺乏相应的标准。此外，建议从污染源、污染途径和潜在受体的角度系统开展矿区环境污染系统调查，并建立矿区综合环境风险评价体系，为下一步精准识别并客观评价矿区的环境风险提供理论支撑。

（1）我国硫铁矿分布广泛、相对集中，大部分矿区位于长江、黄河、珠江流域周边地区。长江中下游丘陵区、四川盆地、华南等地区属于我国重要的种植区，生态环境敏感而且脆弱，是硫铁矿区污染调查与治理的重点区域。

（2）硫铁矿区污染源包括废石、废矿渣、尾矿等遗留固体废物以及酸性废水等。现有研究集中于矿区周边土壤、水体等受体的污染程度评价和污染物迁移转化机理分析，亟需从生态系统整体性和流域系统性出发，加强遗留固废与地下水、周边地表水污染交互关系研究，分析矿区污染物迁移途径和敏感受体。

（3）我国矿区风险评价起步较晚，大部分研究集中在单一的生态风险评价和健康风险评价方向，建议基于污染源、污染途径和潜在受体境污染系统调查结果，进一步构建系统、全面的矿区综合环境风险评价。