小型矿山开采活动过程中及其废弃后会对周围环境造成严重的重金属污染,并最终威胁到当地居民的健康。虽然金属矿山开采活动是周围土壤重金属污染的重要来源,但小规模矿山开采活动引起的土壤重金属污染长期以来一直被忽视。本研究以我国南方广东省韶关市地处偏远山区的一处小型废弃矿山及其周围3个村庄为对象。全面研究了矿山开采活动及其废弃后对周围农田土壤重金属含量的影响,及对农田土壤上种植的水稻和蔬菜重金属含量的影响,以及最终矿区周围村庄居民通过各种途径暴露于重金属的健康风险。本研究对认识小型废弃矿山引起的周围环境重金属污染及附近居民暴露于重金属引起的健康风险具有重要意义。鹞婆山矿区位于广东省韶关市乳源县大布镇的偏远山区的山顶,该地区整体环境良好,植被覆盖率高,但是在矿区由于露天开采活动导致山体剥离严重,矿体裸露于地表,且大量尾矿在没有任何有效防护措施的情况下倾倒在山坡上。本研究在2015年8月至2018年5月期间在鹞婆山矿区采集尾矿13个,尾矿浸出酸性废水3个,矿区源头河流水样3个,流经村庄农田河流水样23个,矿区周围村庄居民饮用自来水样10个,农田土壤样品312个,矿区周围农田种植大米和蔬菜样品分别122份和202份。此外,在明显不受矿山开采活动影响的参考村庄采集8份自来水样,大米样品10份,蔬菜样品52份,土壤样品8个作为对照。测试了所有样品中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg的含量。由于食物中的As引起的健康风险主要是由无机砷（i-As）导致的,为了更为准确的进行居民健康风险评估,分析了矿区周围3个村庄中居民食用的大米和蔬菜样品中i-As的含量,还考虑了居民通过各种途径暴露于重金属的生物有效性。在健康风险评估中考虑了各种主要参数,如居民体重,饮用水、大米和蔬菜的日摄入量,以及大米和蔬菜中i-As含量和各种暴露途径中As、Cd和Pb生物有效性,各元素日摄入参考剂量和致癌因子的不确定性。基于以上结果研究了矿区周围农田土壤重金属污染状况及其污染来源,以及饮用水、河流水样、大米和蔬菜中重金属污染程度。运用蒙特卡罗模拟计算了矿区周围成年居民通过饮用自来水,食用蔬菜和大米,以及通过偶然口服摄入,皮肤接触和呼吸吸入土壤颗粒暴露于重金属引起的非致癌风险和致癌风险。本研究通过采集位于我国北方的邯郸市和位于南方的鹰潭市农田土壤样品709份结合鹞婆山矿区周围农田土壤采集的土壤样品320个,共计1029个土壤样品验证了一种能量色散X射线荧光光谱法（ED-XRF）快速可靠的测定土壤中重金属含量的新方法。所有土壤样品经强酸消解后用ICP-MS测定其中的重金属含量作为相对准确的数据作为参考。然后用ED-XRF测定的对应的土壤样品中的重金属含量与ICP-MS测定的值比较来鉴定ED-XRF对于测定土壤中重金属含量的可靠性。本论文得出的主要结论如下:（1）矿区作为周围农田土壤重金属的重要污染源,首先要了解矿区尾矿和酸性废水等的重金属含量。尾矿中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg的平均含量为117、78.2、2484、2869、440、26.4、3168和0.122 mg/kg。尾矿中高含量的Cu、Zn、As、Cd、Pb是矿区周围农田土壤中这些元素的潜在来源。尾矿浸出的酸性废水pH为2.5-3.4,其中Cu、Zn、Cd和Pb的平均含量分别为16.0、24.8、0.648和2.09 mg/L。矿区源头河流水样pH为4.1-4.3,其中也含有较高含量的Cu、Zn和Cd,其平均含量分别为2.69、8.11和0.649 mg/L。以上结果表明矿区是周围农田土壤重金属的一个重要来源,在降雨条件下会通过地表径流和地下渗流向周围土壤迁移大量的重金属。（2）根据地形来看,茶山村位于矿区开采方向的背面,土壤重金属污染较轻,而许屋村和钨莲村位于尾矿堆放的山坡下,因此后两个村庄的土壤污染更为严重,尤其是钨莲村。矿区周围3个村庄农田土壤重金属污染整体呈中度至重度污染。从矿区起源流经周围村庄农田的河流水样pH为6.7-7.6,其中Cd含量为15.9μg/L,超出了国家地表水环境质量V类标准（10μg/L）,表明其已不适用于农田灌溉。然而矿区周围农田长期以来都是以此溪流水灌溉农田。钨莲村农田土壤中Cu、Zn、As、Cd、Pb的几何平均含量为164、411、89.3、1.85和595 mg/kg,远高于这些元素的国家农用地土壤质量安全标准的50、200、30、0.3和70 mg/kg。参考村庄农田土壤中As的几何平均含量也超过了80 mg/kg。通过对矿区周围农田土壤重金属含量进行皮尔逊相关性和主成分分析结果表明,该地区天然具有较高的重金属地球化学背景值（如As和Pb）,而矿山开采活动又加剧了周围土壤重金属的污染,主要是Cu、Zn、As、Cd和Pb。该地区土壤中Cr、Ni和Hg含量在安全限值以内。（3）矿区周围3个村庄和参考村庄自来水中重金属的含量远低于国家饮用水质量安全标准的限值。矿区周围农田种植的水稻受到不同程度的As、Cd和Pb的污染。尤其是在土壤重金属污染最严重的钨莲村,大米中Cd和Pb的几何平均含量分别为0.603和0.386 mg/kg,分别比对应的国家食品安全标准高约3和2倍（Cd和Pb的限值均为0.2 mg/kg）。蔬菜中重金属含量整体偏低,但是有部分叶类蔬菜中Pb的含量超出国家食品安全限值。叶类蔬菜中重金属含量高于非叶类蔬菜中的重金属含量。矿区周围种植的大米和蔬菜中的重金属含量高于参考村庄中大米和蔬菜中重金属含量。表明矿山开采活动引起的土壤重金属污染会近一步导致种植在其上的作物中重金属含量升高。大米和蔬菜中的As形态以i-As为主,其i-As占总As的比例分别为82.2%（45.4-100%）和94.7%（65.2-100%）。根据i-As的分析结果,以及矿区周围村庄种植的大米样品中的总As含量,可以估算出这两个村庄约有13%的大米中的i-As含量超过国家食品安全标准限值（0.2 mg/kg）。茶山村居民食用的大米是从大布镇市场上购买,虽然不受矿山开采活动的影响,也具有较高的As含量。这可能是由于水稻在种植的淹水期间很容易积累更多的As到可食用部分。（4）鹞婆山矿区周围居民主要通过饮用自来水,食用当地生产的大米和蔬菜以及通过偶然口服摄入,皮肤接触和呼吸吸入土壤细微颗粒暴露于重金属。通过以上结果及考虑各种参数的不确定性,运用蒙特卡罗模拟计算矿区周围成年居民暴露于以上途径所面临的非致癌和致癌健康风险。健康风险计算结果表明矿区周围成年居民面临着较为严重的非致癌风险,主要是由摄入大米和蔬菜中的i-As和Cd引起的。通过饮用自来水和三种途径接触土壤暴露于重金属几乎不引起非致癌风险。矿区周围成年居民通过饮用自来水、摄入大米和蔬菜,以及通过三种途径接触土壤暴露于重金属引起的非致癌风险的贡献率分别为0.67-1.97%、62.3-86.6%、8.51-32.9%、2.37-5.03%。居民通过各种途径暴露于Pb引起的致癌风险小于1×10^-4,在可接受范围内。居民面临的致癌风险主要是由大米和蔬菜中的i-As引起的,主要是由大米中的i-As引起的。钨莲村居民通过食用大米面临的ILCR范围为1.7×10^-4-1.4×10^-2。矿区周围居民因食用当地生产的大米和蔬菜而摄入i-As面临着严重的膀胱癌和肺癌以及皮肤癌的患癌风险。（5）ED-XRF方法和ICP-MS测定土壤中重金属含量的对比结果显示ED-XRF测定的土壤中的Cr的含量偏差较大。该仪器测定的土壤中Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的含量与ICP-MS测定的结果之间线性关系分别为y=0.68 x+12（R²=0.56）、y=0.91 x+5.9（R²=0.95）、y=1.01 x+4.6（R²=0.90）、y=1.15x+1.4（R²=0.89）、y=0.62x+0.005（R²=0.88）和y=0.97 x+2.3（R²=0.92）。以上结果表明ED-XRF方法测定土壤中的重金属含量可以得到较好的效果,尤其是Cu、Zn、As和Pb,但是Ni偏低约30%,Cd偏低约40%。总的来说该方法可以相对快速准确的测定土壤中的重金属含量,对于测定大量土壤样品中的重金属含量节省了时间,不会因使用强酸对环境造成二次污染,测试过的土壤样品还可以回收做其他测试。