矿山开采和选矿是土壤重金属的重要来源，为此而造成周围土壤重金属污染的现象越来越受到人们的关注。广西是我国一重要的有色金属基地，矿业活动在带动当地经济发展的同时，也带来了严重的环境污染，危害当地居民的健康。本研究选取广西岩溶地区一个具有50年历史的铅锌矿区作为典型重金属污染研究区域，对矿区尾矿库、废石堆、水系及其沉积物、环境空气、土壤和植物等环境污染特征进行研究，采集94个土壤表层样品，12个典型剖面共100多个土壤样品，以及固体废弃物、废水、地表水、地下水、植物、大气颗粒物等样品100多个，共取得分析数据3000多个，将地理信息系统、地统计学方法和主成分分析、聚类分析等数理分析技术结合起来，系统分析了矿区内矿渣、土壤、沉积物、水体、大气和不同植物体中重金属的分布，分析水田、旱地、菜地等不同耕作方式污染物含量水平、平面和纵向分布特征以及迁移转化规律，并对污染来源进行了解析。本研究还利用BCR顺序提取法与TCLP方法分析了重金属的化学形态分布及其影响因素;进行实验室土壤铅、镉吸附解吸行为的实验研究和土壤—植物镉迁移规律的盆栽实验研究，阐述土壤—植物重金属迁移机理;利用潜在生态指数法评价矿区生态环境风险，运用场地风险评价法评价矿区环境暴露下的人体健康风险，全面系统地分析了矿山开采活动给地区带来的环境影响。　　通过本项目的研究，取得如下主要结果:　　1.区域环境污染特征　　区域内分布着大量废矿渣、废矿石，浸出液中Zn、Cd、Hg、As严重超过GB5085.3-1996《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别标准》标准，均属于固体危险废物。这些固体废物稳定性不好，是区域最大的安全隐患和污染源。pH值越低、粒度越细，越有利于重金属离子的溶出，废矿渣溶出重金属离子含量远高于废矿石中的重金属离子含量。　　区域属喀斯特地貌，岩溶发达，使得该地区废水、地表水、地下水相互连通、关系复杂。废水Zn、Cd、Cu、Pb、pH严重超过GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准。主要功能为农灌的地表水、地下水Cd、Zn、Pb、F-、pH均严重超过GB15084-1992《农田灌溉水质标准》标准，河流沉积物的污染特征主要为Cd、Pb、Hg、Zn重金属复合污染型。矿区内村庄受到大气颗粒物的重金属复合污染，PM10中Cd、As、Pb、Zn、Cu的浓度较高，大气汞浓度已经超出背景含量1.50～37.0倍。受污染农田种植的水稻、玉米、蔬菜的重金属含量不同程度超过卫生部《食品卫生标准》，其安全性应受到关注。　　土壤多介质体系中，废矿石、废矿渣→废水→地表水、地下水→（农灌河流沉积物）土壤→农作物作为一个完整的生物链紧密联系，其主要的特征污染物的为Cd、Zn、Pb、Hg，主成分分析表明体系中多介质污染物存在一致性，在该铅锌矿中，该几种污染物存在较强伴生规律，并造成对农田和农作物的复合污染。污染物的迁移转化规律明显，自西北偏西至东南偏南方向，农灌河流水质、沉积物顺水流向各污染因子超标倍数逐步减少，土壤污染程度减轻。　　2.土壤中重金属的赋存迁移规律　　矿区周围农田受到严重的重金属复合污染。农田土壤中的Cd、Zn、Pb、Hg含量均非常高，存在普遍严重的积累现象，平均含量远超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准值，污染严重，As、Cu局部超标。Zn、Pb、Cd、Hg等4种重金属元素，空间分布方向性较强，呈西北偏西至东南偏南方向分布，西北偏西方向污染最为严重，沿灌溉河流流向土壤中重金属污染指数呈下降趋势。　　剖面土壤重金属含量基本呈现从上到下含量递减的特征，水田土壤受污染严重，0～180cm的土壤均受到了Zn、Pb、Cd、Hg的污染，尤其是Cd的污染程度最大，超出的二级标准10～204倍。Zn、Pb、Cd、Hg、Cu均呈现出极为明显的向下迁移趋势。在0～20cm，5种重金属的含量均较大。从20cm往下至180cm，5种重金属的变化趋势基本上是先升高后降低，向下迁移的浓度峰值均出现在60～120cm，Cd向下迁移浓度峰值出现的深度比Cu、Zn、Pb、Hg的要深，重金属来源、剖面结构、土壤pH、有机质含量、母质是影响重金属在剖面中垂直变化的主要因素。　　不同耕作方式下，水田污染比旱地严重。水田重金属污染迁移深度远较旱地深，水田的犁底层，对污染物质具有明显的阻隔作用，而旱地中的淀积层中的污染物含量比较高，对污染物质的隔断作用不明显，矿区菜地有机质含量较高，有利于重金属富集。土壤中的重金属来源、土壤的理化性质及有机质含量，是造成矿区不同耕作类型土壤中重金属含量差异的主要原因。　　土壤剖面BCR形态分析表明，各剖面中Pb、Zn、Cu和Cd的形态分布有所不同，酸可溶态比较，菜地最高，水稻田次之，旱地含量最低，Cd酸可溶态含量远高于其它元素，各剖面Pb、Zn、Cu和Cd的可氧化态（有机结合态和硫化物结合态）与有机质都呈极显著正相关。TCLP法测定重金属的有效态中，Cd元素的有效性系数最高，具有最强的活性，最易于被植物吸收，Pb、Zn、Cd的浓度远远高于国际标准，已达到了深层污染。　　铅锌矿严重的污染干扰和特殊的岩溶地区环境是影响农田重金属Zn、Pb、Cd、Hg空间结构和空间分布的重要原因，土壤母质因素则是形成As、Ni、Cr空间结构和空间分布的主要原因，Cu则是前2种因素的综合影响所致。　　3.水田土壤Pb、Cd吸附解吸行为的实验研究表明，修正的Elovich模型能较好地描述Cd、Pb在水田土壤中的吸附动力学，影响动力学常数k的因素有土壤的重金属、有机质、CEC等。热力学模型Langmuir模型能较好地描述Pb在土壤中的解吸过程。　　4.土壤-植物重金属迁移规律的盆栽实验研究，施用胡敏酸或石灰或其配合施用均明显促进了植物（红蛋）吸收富集Cd，土壤中Cd的迁移率增高，添加改良剂后土壤中交换态Cd的含量低，并且随着改良剂施用量的增加，交换态Cd的含量降低，迁移到植物Cd总量随着胡敏酸量施用量增加而增加。　　5.风险评价。居民健康风险评估，矿区村民的非致癌风险主要来自经口摄食蔬菜和稻米，它们的贡献率分别为98.4％（成人），94.9％（儿童），剩余的风险主要来自经口摄入尘土;致癌风险主要来自呼吸摄入As，它对成人和儿童的贡献率均达到99.9％和99.9％，通过摄食蔬菜和稻米也是一个很重要的来源。生态风险评价，该地区总体潜在生态风险等级属于严重水平。