金矿尾砂作为固体废弃物大多堆存于尾矿库内,若尾矿库污染防治措施不到位,尾砂内重金属会通过雨水淋溶、地表径流、风力搬运等方式向土壤、水体等迁移,影响周边环境安全,并可通过口摄入、呼吸及皮肤接触等方式进入周边居民体内,威胁人体健康。因此,本论文针对尾矿库尾砂（固废）重金属污染这一热点问题,以某金矿尾矿库尾砂为研究对象,通过实验室分析、相似实验、理论分析及数值模拟相结合的方法,系统性地开展尾矿库尾砂细观结构特性及渗透性能、重金属释放规律及分布特征、尾矿库周边地下水及土壤污染风险等相关研究,主要研究成果如下:1)实验测定尾砂粒级组成、渗透性及孔隙率,并基于CT扫描技术、图像处理及三维重构方法建立尾砂孔隙、颗粒三维模型,以实验测定值验证模型有效性;从细观角度分析尾砂颗粒、孔隙结构特征,形成以平均粒径、孔隙率、球度及碎化指数为主要特征参数的尾砂堆体细观结构多维表征体系;将表示孔隙连通性能的参数碎化指数引入Kozeny-Carman经验方程,建立尾砂渗透系数理论计算模型。2)测定尾砂内重金属含量及形态赋存特征,确定淋溶实验研究重金属元素为Mn、Zn、Pb、Cd;研发尾砂重金属淋溶实验装置,开展不同降雨流速、pH条件下的尾砂重金属动态淋溶模拟实验,得到该金矿尾砂在不同淋溶条件下重金属浓度释放规律及累积释放特征,并通过改进尾砂重金属释放机制控制方程,分段描述不同条件下各重金属元素释放过程,揭示金矿尾砂重金属释放机理;基于得到的淋出液重金属浓度与淋出液总体积之间指数衰减关系,构建尾砂重金属淋溶释放模型,预测该尾矿库实际降雨条件下Mn、Zn、Pb、Cd年平均释放总量及年平均释放浓度。3)基于动态淋溶实验,研究不同降雨pH、流速以及不同淋溶周期、淋溶柱深度处的尾砂样品含水率及重金属分布变化特征,结合概率统计及淋溶时重金属在尾砂固相-淋溶液液相的转化过程,阐释淋溶条件下尾砂重金属含量垂向分布规律;引入麻雀搜索算法（SSA）对极限学习机（ELM）算法进行优化,结合淋溶条件下尾砂重金属含量垂向分布结果,构建SSA-ELM重金属含量垂向分布预测模型,并评价预测精准度,实现对不同影响因素条件下重金属含量分布特征预测。4)采用Visual MODFLOW地下水数值模拟软件建立尾矿库及周边水文地质概念模型,以淋溶实验重金属元素为污染因子、淋溶释放模型预测的重金属释放量为源强,对尾矿库重金属泄漏后随地下水运移情况进行模拟,预测不同时段重金属污染物的运移范围、最大运移距离及影响程度,并监测周边村庄民用水井受污染情况,利用地下水质量标准评价其受污染风险。5)采集尾矿库周边土壤样品,分析土壤内重金属污染特征;采用ArcGIS软件对土壤内重金属含量进行插值,得到重金属空间分布规律,解析重金属污染来源;采用不同评价方法对土壤重金属污染风险及人体健康风险进行评价,确定土壤内重金属污染风险。本论文的研究成果为金矿尾矿库重金属污染评价及防控措施的制定等提供数据支撑,同时也丰富了金矿尾砂重金属释放及分布等理论及方法,对于保障尾矿库周边环境安全及居民身体健康等具有现实意义。