我国煤炭资源丰富,是世界上生产和消费煤炭最多的国家,煤矸石是采煤和洗煤过程中产生的一种工业固体废物,约占煤炭总量的10%～15%。频繁的煤炭开采活动导致煤矸石累积量的极大增加,使其成为数量最大的工业残渣之一。数量庞大的煤矸石除了堆积于土地之外,也会被通过各种方式进行再利用,在煤矿区,将煤矸石用于采煤塌陷地的充填复垦是较为常见的利用方式。然而,煤矸石中含有的有毒有害重金属,在其堆放和利用过程中会不同程度地释放,对水环境、土壤、植被等造成威胁。因此,进一步探究煤矿区煤矸石中重金属的释放特征及其在堆放和利用中对生态环境的潜在威胁是十分有必要的。本研究以山东省济宁市高潜水位矿区兴隆庄煤矿区的煤矸石为研究对象,对其典型重金属Hg、Pb、Cd、As、Cu和Zn的释放特征及其对生态环境的潜在威胁进行了研究。研究首先通过扫描电镜-能谱（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线荧光光谱（XRF）等手段对煤矸石进行了表征分析,以了解煤矸石的微观形貌、矿物组成与化学组分;其次,通过静态浸泡实验探究了不同初始浸提液p H值和不同煤矸石粒径的复合影响下煤矸石中典型重金属的释放特征及其对水环境的潜在威胁,并通过动态淋滤实验探究了不同p H值条件下煤矸石中典型重金属的释放特征、重金属在土壤中的滞留和迁移特征及其对水环境和土壤的潜在威胁;再次,通过小麦种子发芽实验分析了煤矸石浸出液对小麦种子发芽及幼苗早期生长的毒性影响;最后,通过室内盆栽实验,模拟煤矸石充填复垦,初步探索了煤矸石充填复垦后其典型重金属在“煤矸石-土壤-小麦”体系中的迁移释放特征及潜在威胁。以此来综合认识高潜水位矿区煤矸石中典型重金属的释放特征及其在堆放和利用中对生态环境的潜在威胁。主要研究结果如下:（1）煤矸石的表征研究区煤矸石呈不规则的片状结构且主要成分为O、Si、Al,主要化合物为Si O2和Al2O3;主要晶体为高岭石、石英和石墨;主要官能团为羟基、Si-O-Si、Si O4或Al O4四面体、Al-OH和Si-O-Al。（2）煤矸石典型重金属的释放特征研究区煤矸石浸出液和淋出液呈碱性,典型重金属Hg、As、Pb、Cd、Zn、Cu各自呈现出不同的释放特征。静态浸出中,在初始浸提液p H值和煤矸石粒径的复合影响下,当初始浸提液p H值越小且煤矸石粒径越小时,Hg、Pb、Cu的浸出浓度越大,而当初始浸提液p H值越大且煤矸石粒径越小时,As的浸出浓度越大。Zn的浸出主要受初始浸提液p H值的影响,p H值越大,浸出浓度越大。Cd的浸出主要受煤矸石粒径的影响,粒径越小,浸出浓度越大。动态淋滤中,Cu未淋出,初始淋滤液p H值越小,Hg、Pb、Cd的淋出浓度越大,而As和Zn的淋出规律与之相反。（3）煤矸石典型重金属的潜在威胁煤矸石重金属对水环境、土壤及小麦种子发芽和幼苗早期生长具有潜在威胁。对水环境而言,Hg的污染风险极高;其次是As和Pb,尤其对地下水的污染风险较大;再次是Cd,其短期污染风险较低,但应注意持续浸出的风险;而Zn和Cu基本不具备污染风险。对土壤而言,Hg、As、Pb、Cd易被土壤吸附且毒性较大,且Cd穿透土壤能力强,因此应重点关注Hg、As、Pb、Cd对表层土壤、Cd对深层土壤的潜在威胁。另外,煤矸石浸出液降低了小麦种子活力,对其发芽和幼苗早期生长有显著抑制作用,其中Hg、As、Pb、Cd和过高的p H值发挥了主要抑制作用。此外,煤矸石充填于采煤塌陷地后种植农作物小麦,一定条件下有助于小麦生长,但是有促进煤矸石重金属释放并进一步转移至土壤及作物中的风险,其中Hg、Cd、Pb迁移及释放的潜在威胁较大。具体而言,“煤矸石-土壤-小麦”体系中,促进小麦生长的最佳煤矸石充填量占比为20%,不宜超过40%;煤矸石充填量占比越高,土壤重金属含量越高,煤矸石充填量占比为40%时,小麦体内重金属含量最高;当煤矸石充填量占比为20%和40%时,重金属自土壤迁移至小麦体内的效率较高,其中Hg和Cd的迁移效率最高;小麦根部重金属含量始终高于其茎叶部,当煤矸石充填量占比为20%和40%时,重金属自小麦根部向茎叶部的转移能力较强,其中Cd和Pb的转移能力最强。此外,由于根系分泌物的作用,小麦种植会促进煤矸石重金属的释放,在小麦长势良好情况下,对Pb和Hg的释放促进作用较为显著。以上结果表明,研究区煤矸石在地上堆放和利用过程中,其中的Hg、As、Pb、Cd对环境的潜在威胁较大,应加强防范。而将煤矸石用于采煤塌陷地充填复垦时,Hg、Cd、Pb在“煤矸石-土壤-小麦”体系内转移累积及释放的潜在威胁较大。该结果可为高潜水位矿区煤矸石的安全堆放和利用提供依据。