矿产资源是人类生产和生活的基本源泉之一，但掠夺式的矿山开采也带来了严重的环境污染和生态破坏等问题。矿山环境是一种重要的原生与次生环境的复合体，尤其是金属矿山，既是资源的集中地又是天然的生态环境污染源。矿山开采、选冶过程中产生的环境问题广泛而复杂，废石和尾砂长期堆存不仅占用大量土地，而且在风力传输、地表径流、降水淋滤等自然作用下，固体废物中所含的酸性、碱性、放射性或重金属等物质不断扩散，受其影响的土壤、水体和大气经过很长时间也不一定能够恢复到原有水平，有的甚至根本就无法恢复。从开始矿山开采对土壤、植被的破坏，到矿石选冶过程中的“三废”排放，再到闭矿后重金属等有毒有害物质持续不断地向环境中渗透、扩散，这些过程无时无刻不对环境造成破坏和危害。矿区生态恢复已成为我国当前所面临的紧迫任务之一，也是我国实施可持续发展战略应优先关注的问题之一。　　 本文在综合利用前人研究成果的基础上，通过对尾矿砂及受其影响的水系沉积物、土壤中重金属元素地球化学分布特征和稀土元素地球化学行为的研究，以求揭示在表生地球化学作用下不同环境介质中重金属污染物的来源、分布、迁移转化的过程和规律；通过借助重金属含量与磁化率的关系、磁化率与粒度的关系研究，以揭示其所反映出的环境意义，为迅速识别污染土壤提供简便有效的方法；同时结合旨在发现不同条件下尾砂剖面不同层位溶解特征的溶解实验，进行矿区环境质量和生态风险评价，从而为矿区的环境保护、治理以及生态建设提供科学依据，为矿区的规划、建设和可持续发展服务。通过本研究，主要取得了以下几点认识：　　 ①经含量检测，尾砂垂直剖面中最主要的有害重金属元素为铜和锌，高含量铜已通过各种作用对尾砂库周边环境造成了普遍污染；铅、铬、镍三种重金属对环境的影响较为有限；镉污染在矿区环境中普遍存在。剖面尾砂中Cr与Cu、Zn、Pb、Ni、Cd等重金属的分布具有显著差异，这一点通过元素共生组合关系得到很好验证。重金属元素均在尾砂剖面400cm左右深处出现含量低值，推测该堆积阶段尾砂曾受到较强的风化淋溶作用，随后通过对稀土元素配分曲线在垂向剖面上变化规律的研究，一定程度上证实了上述推测。重金属在水稻土和水系沉积物中的分布则与样点距离尾砂库的远近密切相关，总的来说，距离越远含量越低。6种重金属在三种环境介质中的分布规律可划分成三类，污染防控工作的重点也各有不同。通过尾砂浸泡溶解实验所得到的重金属与稀土元素在尾砂剖面各层上的分布特征可以发现，S3和S6层位曾受到强烈的还原淋溶作用，而该作用对小粒径颗粒的影响较为显著。　　 ②矿业活动造成的铜绿山矿区尾砂、水稻土和水系沉积物的重金属与低场磁化率间的相关关系不同于以上海市典型工业区土壤为代表的一系列受到现代工业污染的土壤。　　 ③对铜绿山矿区水覆尾砂、水稻土和水系沉积物粒度组分与磁化率变化相关性的研究表明，磁性矿物主要集中于以上三种环境介质的砂粒级颗粒中。尾砂和水系沉积物粒度和磁化率在空间上的分布特点与水动力条件密切相关，而在水稻土中的分布规律却不太明显。此外，通过与对比样磁性特征比较后发现，水稻土和水系沉积物存在着很高的污染风险。　　 ④采用重金属潜在生态风险指数法和地质累积指数法得到的矿区水稻土和水系沉积物中重金属元素污染程度的结果一致表明，水稻土和水系沉积物均受到了显著污染，对水系沉积物的影响相对更深，其中Cd是水稻土中的主要污染元素，水系沉积物中主要是Cu和Cd形成的污染。