我国经济的迅速发展使得矿石的开采数量大幅提高,废弃尾矿中的重金属会通过液体浸出,并随着地表径流或渗流迁移,污染地表水、地下水,同时再被土壤吸附之后,造成农业土壤中的重金属含量增加的问题。由于水体、土壤一旦受到污染很难治理和再恢复,严重威胁生态环境和人类健康,所以矿区重金属污染的问题越来越受到学者们的关注。本研究以安徽省庐江县矾山矿区为研究区域,以矿区矿渣、矿石、自然水体为研究对象,对酸性矿业废水的来源、浸泡淋溶条件下矿石矿渣中重金属元素的溶出规律、矿区水体水质评价及重金属淋溶风险进行了系统研究,结果如下:(1)通过氢氧稳定同位素示踪分析,明确了不同水体之间的关系,表明矿区沉陷区积水主要源于大气降水。由于井水、裂隙水、沟道水、雨水与东西平硐水同位素特征相近,可能为矿硐水的补给提供了主要水源。通过MixSIAR模型分析浅层地下水、沟道水、雨水在矿硐水中的百分比,采用三次采样分析,结果都表明地下水对矿硐水的补给较多。雨水和沟道水会在坡面汇流过程中经过塌陷口、采矿宕口等快速通道补给地下巷道,因此,由于降雨量不同,三次采样雨水在矿硐水中所占比例差别较大。在此基础上,结合矿区水体水质、矾矿石和矿渣成分检测结果,显示出矿硐水水质酸化与大、小矾山补给水源无直接关系,明矾水解为酸性废水的主要成因机理,此外,黄铁矿也会是产生酸性矿山废水的原因之一,矿硐以上的采空区提供了充足的氧气和水,为酸性水的形成提供了良好的环境。(2)通过对室内静态浸泡实验分析,表明矿渣中重金属的释放量随固液比的增大而增加,而烧结后的矿渣中各离子的析出浓度总是低于废弃矿渣的浓度,这与矿渣中重金属含量的背景值和存在形态有关。通过室外模拟降雨实验,得出废弃矿渣坡面径流与烧结后矿渣垂向渗流中溶出量最高的重金属均是Al。废弃矿渣中重金属的淋出率从大到小依次为Cd、Ni、Cr、Mn、Cu、Al、Fe,烧结后矿渣中重金属的淋出率从大到小依次为Ni、Mn、Cd、Cr、Cu、Fe、Al。对矿区不同位置采集水体水质进行评价,结果表明矿区水体受采矿活动密切影响。东平硐、西平硐、大矾山竖井、尾矿坑水均为严重污染水体,矿区地表水和地下水中致癌物Cr、Cd和非致癌物Cu均超过国际辐射防护委员会推荐的最大可接受风险水平。将矿渣中重金属的淋出浓度与《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准直接对比分析,结果表明淋出液中的重金属元素会对环境造成污染。(3)通过土柱重金属Cu、Cd淋溶实验,得出重金属Cu在淋溶前期主要在表层土壤处吸附,淋溶后期在10cm处吸附,说明重金属在向下迁移,Cd进入土壤后前期同样在表层吸附,淋溶后期Cd离子向下迁移至15cm处,说明Cu向下迁移的能力相对较弱。应用Hydrus软件对重金属Cd在土壤中的迁移累积进行模拟,得到Cd在土壤剖面的分布趋势与实际结果较为接近,即Hydrus能够对Cd迁移过程进行模拟。