稀土是改造传统产业、发展高精尖产业重要的战略性资源,被广泛用于国防产业和高技术领域,其矿物类型可分为风化型和矿物型。离子型稀土以离子相赋存于土壤环境中,故其开采方式是采用电解质水溶液进行离子交换浸出,与此同时,矿体环境的重金属离子也通过离子交换作用被活化,随浸矿母液迁移,释放至水体、土壤环境中,再加上离子型稀土开采、加工过程中会产生大量含重金属的废弃物,造成矿山及其周边环境(土壤、水体)重金属严重超标。本课题以赣州龙南足洞矿区为研究对象,科学选定研究样区,包括稀土矿生产区、尾矿区、周边居民生活区、农田,共设置66个研究样点。首先对研究样区重金属污染现状进行普查,对重金属来源进行解析,同时对其重金属污染现状和潜在生态风险进行评价;其次以研究样区污染较严重的重金属Pb为研究对象,探究其在自然条件下,以水溶态进入土壤环境后,其形态分布随时间的变化规律;最后探究了硫酸铵和酸雨作用下,氮化物、稀土离子、重金属浓度其形态转化/老化过程的影响。主要得出以下主要研究结论:(1)通过对研究样区现场调研取样,对其重金属含量进行普查,采用相关性分析、主成分分析、空间分析对重金属的来源进行解析,同时对研究样区重金属污染程度和潜在生态危害进行评价,结果表明:研究样区土壤中Cd、Hg、As、Pb、Zn、Tl的含量平均值分别为0.27、1、32.64、135.91、113.19、2.34mg/kg,均高于江西省土壤环境背景值,表现出较高程度的积累特征和污染现状;以国家二级标准为参考,研究样区农田土壤Cd、Hg、As、Pb、Tl超标率分别为15%、97.83%、30.40%、71.7%、100%。以国家二级标准为参考,13.64%的研究样点属于警戒线水平,42.42%属于轻度污染,12.12%属于中度污染,31.82%属于重度污染;以土壤环境背景值为参考,轻度污染、中度污染、重度污染所占比例分别为1.52%、28.79%、69.7%。研究样区5种重金属综合潜在生态危害系数的平均值为634.50,处于强生态环境危害程度。(2)通过室内培养实验,向研究样区农田土壤中添加水溶态重金属,探究外源重金属进入土壤环境后相态转化过程,并采用动力学模型对其进行拟合,结果显示:短期内(60d)其老化过程主要体现在弱酸提取态向可氧化的转化。培养初期(10d),弱酸提取态迅速转化为可还原态,随后转化速率逐渐降低,最后趋于平衡。Elovich方程对土壤环境中短期内重金属老化过程拟合最佳,说明该过程是非均相分散过程,主要存在表面聚合沉淀、扩散、有机质包裹等机制,但其主导地位尚不明确。(3)采用响应曲面法,通过向研究样区农田土壤中添加不同浓度的硫酸铵、钇、铅,探究其交互作用下其对土壤环境和铅老化程度的影响,结果显示:在一定含量范围内,土壤环境pH值与硫酸铵的含量成反比,与钇的含量成正比,与铅含量成反比;氧化还原电位与硫酸铵的含量成反比,与钇的含量成反比,与铅的含量成正比。硫酸铵和钇交互作用下,铅的老化程度和钇的含量成正比,随硫酸铵含量的增加先降低后升高;硫酸铵和铅交互作用下,铅老化程度随其含量的增加而增加,而铵根离子对其影响不大;钇和铅交互作用下,铅老化程度随钇含量增加略微升高。(4)采用响应曲面法,探究硫酸铵、钇、铅两两交互作用下,其对铅活化效果的影响,结果显示:以硫酸铵做活化剂,硫酸铵、钇、铅两两交互作用下,铅的活化程度均与硫酸铵的含量成正比,与钇含量成反比,与铅的含量成反比;以酸雨做活化剂,硫酸铵与钇、铅交互作用下,在一定含量范围内,铅活化程度与硫酸铵的含量成正比,与钇含量成反比,与铅的含量成反比;钇和铅交互作用下,铅的活化程度与钇、铅均成反比。