铅锌矿在开采和冶炼过程中易产生大量富含重金属的废气、废液和废渣,其所夹杂的重金属进入环境后,在自然状态下较难被降解和转化,不断被迁移和富集,当累积到一定程度后会对生物产生毒害作用,进而危害人类健康。目前有关矿区重金属污染研究多集中于某单一污染源或者土壤、植物、大气沉降或河流水中单一系统,而在不同生产功能区的重金属污染特征研究较少,特别是重金属在土壤、植物、大气和河流等不同系统之间的迁移累积研究更少。因此,开展重金属矿区中不同功能区的重金属污染特征和迁移累积通量研究,对建立重金属矿区重金属污染的预警体系,加快重金属污染的治理具有重要现实意义。有鉴于此,本文选取南方典型铅锌矿区——尤溪铅锌矿区为研究对象,对其采矿区、冶炼区、尾矿库区和废弃冶炼区等4个功能区的土壤、大气、植物、河流进行全面调查和采样,测定不同功能区的Cd、Pb、Zn、Cu、Cr等重金属含量和形态。利用SPSS统计软件和Surfer8.0空间分析软件分析不同重金属的污染特征及累积通量,揭示不同重金属在不同功能区的分布、迁移和累积规律,为南方铅锌矿重金属污染的治理提供科学依据。主要研究结果如下:(1)尤溪铅锌矿区土壤中存在较大的重金属污染。Cd、Pb、Zn平均含量均超过国家土壤环境质量三级标准,分别达到标准值的9.23、1.85、1.34倍,Cu、Cr含量未超标。不同功能区土壤的Cd、Pb、Zn、Cu含量大小表现为:废弃冶炼区>采矿区>冶炼区>尾矿库区,Cr含量排序为:采矿区>废弃冶炼区>冶炼区>尾矿库区。不同功能区重金属的变异系数在19%-214%之间,大部分区域达高度变异程度。Cd、Pb、Zn、Cu、Cr主要以残渣态形式存在,其中Cd具有最高的弱酸提取态比例,Cu具有最高的可交换态比例。(2)铅锌矿区大气湿沉降重金属平均含量排序为:Zn(309.91μg/L)>Pb(128.65μg/L)>Cu(96.45μg/L)>Cr(91.64μg/L)>Cd(1.61μg/L)。大气湿沉降中 Pb、Cr 平均含量达《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类水质标准的2.56、1.82倍,Cd、Zn、Cu未超标,且5种重金属之间相关性均达到极显著的正相关。大气湿沉降中重金属含量分布在大部分功能区均表现为:秋冬季>春季>夏季,但在废弃冶炼区的季节变化较为不很明显。受东南风向影响,大部分功能区重金属表现为西北区域大气湿沉降中重金属含量较高,东南区域重金属含量较低的趋势。(3)铅锌矿区不同植物种类的重金属含量变化较大,说明植物富集重金属能力存在种间差异。凤尾蕨(Pteris multifida Poir)中Cd、Zn、Cu、Cr含量最高,但未达到超富集植物的筛选标准。芦苇(Phragmites australis)地上部分Pb含量最高,达1182.93mg/kg,具有较强的将Pb由根部转运到地上部分的能力,可以考虑作为超富集植物的筛选条件。从转运能力看,Cd、Pb、Zn、Cu、Cr转运能力最大值分别为:凤尾蕨(Pteris multifia Poir)、芦苇(Phragmites australis)、凤尾蕨(Pteris multifida Poir)、金樱子(Rosa laevigata)、乌蕨(Stenoloma chusanum),转运系数均大于1,均能将重金属转运到植物地上部分。(4)以《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类为参比标准,铅锌矿区河流水中Pb平均含量达标准的2.3倍,超标率93.75%,其它4种重金属未超标。Pb、Zn变异系数已接近强变异的程度,Cd、Cu、Cr为中等变异程度,说明水体中Pb、Zn受外界影响明显,空间分异性大。河流水中Cd含量表现为花口溪>七里溪>中段区域>谢坑溪>下段区域>上段区域,Pb含量表现为花口溪>谢坑溪>中段区域>七里溪>下段区域>上段区域。(5)铅锌矿区重金属由土壤系统迁移到河流系统的通量为Cd0.12 mg/m2、Pb7.808mg/m2、Zn13.096mg/m2、Cu3.424mg/m2、Cr3.336mg/m2。重金属通过大气生态系统沉降到土壤生态系统的沉降通量为 Cd2.544 mg/m2、Pb201.281 mg/m2、Zn490.968 mg/m2、Cu149.375 mg/m2、Cr141.173 mg/m2。矿区土壤重金属累积通量为 Pb2.16×105 mg/m2、Zn1.26×105 mg/m2、Cr2.19×104 mg/m2、Cu2.78×103mg/m2、Cd1.97×103mg/m2。土壤生态系统重金属年增加累积通量分别为Cd2.424 mg/m2、Pb193.473 mg/m2、Zn476.872 mg/m2、Cu45.951 mg/m2、Cr137.847mg/m2。可见通过大气湿沉降到土壤的重金属比流到河流的重金属多,因此土壤系统中重金属会逐步累积。