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矿业活动诱发的酸性矿山排水（Acid Mine Drainage,AMD）问题突出,常具有低p H值、高Fe、高SO42-以及富含多种重金属元素的特征,不同类型矿种开发形成的矿井排水水质特征差异显著。煤矿在开采过程中,由于煤矿及煤矸石中常伴生硫化矿物（主要为黄铁矿）,而硫化矿物的氧化极易形成酸性矿山废水。贵州是中国煤炭资源最丰富的省份之一,同时又是中国南方喀斯特地区的中心,地质背景独特,生态环境脆弱,其煤矿除含硫量较高外,且大多富集微量元素,而其中的有害元素在酸性矿山水形成和排放过程中一并释放进入环境中,导致生态系统退化,威胁居民身体健康,已成为当前贵州最严重的水环境问题之一。基于此,本研究应用环境地质学、元素地球化学、同位素地球化学等方法开展贵州煤矿排水的水化学组成及其区域污染特征、微量元素的富集特征及其控制机制、煤矿排水的环境同位素组成及其环境指示等方面的研究,揭示元素在矿山排水形成和排放过程的地球化学过程以及主控因素,并初步评价有价元素资源回收利用的可行性,取得如下认识:（1）贵州省煤矿排水基本水化学特征差异性明显,与矿区地质背景和开采现状（生产矿井/废弃矿井）密切相关。废弃煤矿排水的水化学类型主要受碳酸盐岩风化和硫化矿物氧化控制,而生产煤矿矿井抽排水则主要受控于硅酸盐和蒸发岩溶解作用。大部分煤矿排水多呈酸性或弱酸性,且EC和TDS呈明显的正相关关系。酸性煤矿排水除SO42-、Ca2+和Mg2+浓度较高外,溶解性金属离子Fe、Mn、Al等含量也普遍偏高。煤矿排水p H与金属元素含量整体呈明显的负相关关系,p H变化显著影响着金属元素在环境中的存在形态和迁移转化过程。大部分煤矿排水不适合于饮用或生活用途(TDS、SO42-、Fe和Mn等主要指标超过WHO和中国水质标准),约70%煤矿排水达不到农田灌溉用水的水质要求（基于EC、SAR和Na%评价结果）。贵州煤矿排水污染不容忽视。（2）贵州煤矿排水中最主要的特征元素是Fe、Al和Mn元素等,含量显著偏高,其重金属元素富集、污染特征、环境健康风险与成煤时代背景及分布空间相关。受不同地质背景和成煤环境影响,不同地层煤矿排水中金属元素含量略有不同。祥摆组煤矿排水中Fe含量最高,其次为Al、Zn、Ni和Pb;梁山组煤矿排水均呈酸性,Fe、Al、Cr、Cd、Pb和As浓度较高,但Mn和Cu相对较低;合山组煤层以海相沉积为主,酸性煤矿废水中除具有较高的Fe含量,其余微量金属元素较低,部分样点As含量较高;龙潭组属海相和海陆交互相多旋回沉积的含煤岩系,受多种因素影响,煤矿排水中金属元素含量变化大、样点分布广,多呈现废弃煤矿酸性强、金属元素含量高的显著特征,尤其在安顺-平坝-织金一带Fe、Mn、Al等金属元素含量普遍偏高,Mn平均含量最高,As在兴仁高砷煤矿区AMD中明显富集;宣威组由于煤质较好,煤矿排水中金属元素含量普遍偏低,As相对偏高;把南组煤矿排水虽p H呈酸性,但Fe、Mn和Al并不富集,Zn和Ni含量相对较高,As和Sb最低。除特征元素Fe、Al和Mn元素等外,其他9种典型金属元素（Zn、Ni、Co、Cu、Cr、As、Pb、Cd、Sb）含量也明显高于区域上的河流或天然水体。综合评价结果表明贵州煤矿排水中Fe、Mn、Ni、Al、Co污染最为严重;重金属污染指数HPI地区差异显著,全省平均值为576.62,是临界值的5.76倍;煤矿排水中化学非致癌物Cu、Pb、Zn、Ni、Al、Fe、Mn、Co、Sb的健康风险较小,均低于美国EPA推荐最大可接受水平1.0×10-6 a-1;而化学致癌物Cr、As和Cd的健康风险较高,尤其重金属Cr污染和黔西南地区As污染。不同地区、不同产出煤层形成的矿山水化学和重金属组成及环境风险结果可为新建矿山的环境评估与预测提供科学依据。（3）贵州不同含煤地层的煤矿排水中∑REY含量变化和富集特征不同,其与矿山排水中SO42-、Fe、Al、Mn等离子含量有较好的正相关关系,比较而言其含量明显偏高,具潜在回收利用价值。贵州煤矿排水中∑REY的变化范围较大,在不同地层煤矿排水的平均含量大小依次为梁山组、龙潭组、祥摆组、合山组、宣威组和把南组。酸性煤矿排水中（p H≤5.5）稀土元素含量（1590μg/L）远高于弱酸性或中性排水（p H＞5.5）。在酸性煤矿排水中（p H≤5.5）,SO42-是控制REY形态的最重要配体,而Ln（SO4）+和Ln（SO4）2-是REY最主要的两种存在形式。对于p H≤5.5的酸性煤矿排水,除祥摆组部分样点稀土元素呈现重稀土富集模式,其他地层煤矿排水均呈现明显的中稀土富集特征,（La/Sm）N均值0.413,（Gd/Yb）N均值5.298,但大多酸性煤矿排水未表现出明显的Ce异常和Eu异常。对比酸性煤矿排水,REY在弱酸或中性（p H＞5.5）条件下的富集特征没有明显规律,但仍以轻稀土或中稀土富集为主;多数样点稀土元素呈现较强的Eu正异常,尤其在龙潭组和宣威组表现突出。根据紧要REY占比及应用前景系数综合评估,贵州酸性煤矿排水中稀土元素的资源化应用前景总体较好,尤其是梁山组、祥摆组和龙潭组可作为优先开发的靶区;每年排放的AMD中含有溶解性总REY量约为635.89 t（稀土氧化物量约为747.81 t）,资源回收潜力巨大。（4）贵州煤矿排水中硫酸盐硫、氧同位素相对富集轻同位素,不同地质时代煤矿排水中硫酸盐硫、氧同位素组成范围较广,与不同时代的煤矿及其周围地质环境密切相关。不同地质时代煤矿排水中硫酸盐硫同位素组成范围与贵州大气降水、岩溶地下水以及主要河流的硫酸盐硫同位素组成较为相似,其中二叠系梁山组煤矿排水具有最为偏负的硫同位素组成（-25‰）,而且硫同位素组成相对集中的主要是梁山组（-25‰）、宣威组（+5‰）和把南组（+8‰）的煤矿排水。硫酸盐中氧同位素组成同样具有较为广泛的组成范围,但与贵州大气降水、岩溶地下水以及主要河流的硫酸盐氧同位素组成比较,普遍具有更为偏负的特征。其中以二叠统宣威组煤矿排水最为偏负（-5.68～-3.73‰）其次是三叠统把南组煤矿排水（-4.56～-3.48‰）和二叠统合山组煤矿排水（-3.3～+0.48‰）,二叠统龙潭组和三叠统祥摆组组成分布区间最大。AMD受岩溶水与方解石、白云石溶蚀混合作用影响,导致δ34S-SO42-向负值转移,从而表现出区域上矿山水硫酸盐硫同位素组成范围变得更宽。矿山水中溶解硫酸盐δ34S-SO42-、δ18O-SO42-与SO42-相结合,可作为识别酸性矿山环境中SO42-的来源以及矿山环境硫化物演化过程和演化路径的重要工具。