目前，天津港内的矿石以露天堆放为主，雨水的淋溶会导致其中的重金属溶出。已有的静态浸泡和动态淋溶实验发现，部分元素的溶出量严重超标。本研究在此基础上，围绕铅和镉建立微宇宙系统和多介质模型，分析和模拟港口水环境，探究典型重金属在水环境中的迁移行为，获取内在迁移规律；并开展对渤海湾近岸海域表层沉积物中重金属总量、各形态含量及其相关理化指标的检测工作，探讨港口矿石堆场对渤海湾的潜在影响，为渤海湾重金属污染的防治提供数据和理论支撑。研究发现：(1)微宇宙系统内，水相中镉和铅浓度的变化为先增大后减小，且铅下降相对较快；沉积物中镉的浓度在120h内缓慢增加，之后略有下降，而铅则在24h内迅速增加，之后略有波动。沉积物中镉含量的增加主要体现在可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态三种形态的含量的增加，而铅的增加主要体现在碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态以及有机物结合态含量的增加。(2)模型数据和实验结果能够很好地吻合，表明逸度模型的适用性。通过比较模型中的迁移通量D值发现，进入系统中的镉大约有61%保留在沉积物中，剩下的基本被平流迁移带走，而进入系统中的铅却有99%保留在沉积物中，说明沉降是镉/铅的主要迁移过程，尤其是铅。(3)渤海湾表层沉积物中重金属的含量分布表现为北高南低，从近岸向外海波动中减少；其中，铅污染最为严重，在所有采样站点都达到了中度或偏中度污染，而其他重金属（铁、铬、镍、铜和锌）则表现为轻度污染或清洁。通过综合分析渤海湾重金属污染分布特征、港口矿石堆场位置和矿石种类，发现港口矿石堆场可能是导致附近海域表层沉积物中铁、铬和镍等重金属含量较高的重要原因。