煤炭资源需求的日益增加也加剧煤炭活动产生的固体废弃物(煤矸石)排出。煤矸石在地表大量堆积不仅造成自燃、占地、侵蚀和坡面失稳,还会由于环境敏感性微量元素的析出造成环境污染。在风化、淋溶等生物物理化学作用下,赋存于煤矸石中的微量元素可析出,进入土壤、水体和生物中,带来一系列环境和健康影响。因此,研究微量元素在煤矸石堆积地的分布、赋存及迁移转化,对矿区生态安全与风险管理具有重要意义。本研究在皖北矿区选择7个具有代表性的矿井,通过对不同环境介质样品(煤矸石、土壤、塌陷塘水体、底泥、玉米、蚯蚓、鱼)的系统采集,结合元素地球化学、土壤学、水文地质学和生态学等交叉学科理论,深入探讨微量元素在不同环境介质中的分布与富集特征,揭示微量元素在煤矸石堆积地的迁移转化机理,评价微量元素在多元环境介质中的环境风险。(1)不同环境介质中微量元素的富集规律具有差异性。不同部位煤矸石中微量元素含量不尽相同,分布模式与时间无相关性;土壤中微量元素含量随距离变化表现出两种不同规律,微量元素含量随距离增加而降少和随距离增加先增加后减少;非根际土壤和根际土壤中微量元素主要以残渣态赋存,非根际土壤中活性状态的微量元素较根际土壤低;不同矿井、不同微量元素在水体、底泥、玉米和鱼中的分布均有差异,玉米柄和苞片中微量元素含量较籽实中高,鱼内脏、鳃和肉中微量元素较鳞片和骨头中含量高。(2)微量元素在环境介质中的迁移转化受其赋存形态、环境介质理化性质等因素影响。pH、EC和有机质可影响微量元素的赋存形态,进而影响其迁移转化;植物体内Co、Cu和Zn含量与土壤中可还原态有关,植物体内Cr、Mn、Ni、Pb和V含量主要受土壤中弱酸提取态的影响;土壤理化性质直接影响蚯蚓在微量元素的富集行为;底泥中微量元素的沉积与释放、水体pH和底泥理化性质对鱼体中微量元素的富集产生重要影响。(3)不同环境介质中微量元素的环境风险基本可控。根际土壤和非根际土壤、矸石和塌陷塘水体中微量元素风险处于轻度水平,非根际土壤中微量元素的生态风险较根际土壤高;矸石堆积区玉米和鱼体具有一定的健康风险,总风险主要由于Cr产生。