在工业化的进程中，人类对矿产资源的需求与日俱增，在对矿产资源进行开发和利用时，不仅破坏了当地的生态环境，同时也引发了很多环境问题。矿山活动一般都经过采矿、洗选及冶炼加工等阶段，每个阶段都会产生含有重金属的固体、液体或气体废弃物。由于矿山废渣和尾矿石的不合理堆放以及废水废气的不当排放，造成了矿区生态环境的破坏和严重的重金属污染问题，严重威胁着矿区居民的健康。本文以湘潭锰矿红旗矿井周边约2.6km2的矿区作为研究区，在自然降雨且降雨强度较大并产生地表径流的条件下采集污染流水样，对采集的43个土水界面污染流水样中的6种重金属元素的污染特征及空间结构特征进行了分析，结合GIS技术，得到了土水界面污染流中重金属的空间分布图，最后对土水界面污染流的水质进行了污染评价，研究结果如下：1.对采集来的43个土水界面污染流水样中的重金属含量进行了测定，经统计分析发现，土水界面污染流水样中各重金属元素的最大值与最小值之间差异较大。各重金属元素的变异系数均在0.7以上，表明各重金属含量的离散程度较大，锰矿区内地质环境的复杂性以及矿区内人为活动、交通运输、工业生产等因素增加了土水界面污染流中重金属含量的地域差异。2.六种重金属元素的相关分析结果表明，重金属Mn-Ni、Mn-Zn、Mn-Pb、Cu-Zn、Cu-Pb、Zn-Cd之间的相关性比较显著。主成分分析结果表明，元素Mn、Zn、Cd、Pb、Cu、Ni在第一主成分上都有很高荷载，且它们在第一主成分上的载荷远大于在其他两个主成分上的载荷，这说明这6种重金属有一个共同的主要来源。根据研究区污染状况分布情况，结合实地调查，研究区内的矿石开采、矿料运输、尾矿库废渣、渗滤液及冶炼厂是研究区内土水界面污染流中重金属的主要来源。元素Ni在第一、二、三主成分上均有较高的荷载，说明Ni的来源很广泛。3.对六种重金属元素的空间结构特征进行了分析，除Cd外，元素Mn、Ni、Cu、Zn、Pb的拟合效果均比较理想。六种元素的拟合模型的决定系数R2介于0.540-0.895之间。六种元素的块金值与基台值的比值C0/（C0+C）均小于0.4，表明六种重金属元素均具有较强的空间相关性。4.通过克里格插值在GIS中得到了锰矿区土水界面污染流中六种重金属元素的空间分布图，结果表明，土水界面污染流中元素Mn、Ni、Cd、Pb的分布较相似，研究区西部的洗矿厂、矿区内废石废渣的乱堆及废弃私采矿洞、尾矿库、渗滤池及冶炼厂可能是导致其土水界面污染流中含量偏高的原因。土水界面污染流中元素Cu和Zn的分布很相似，元素的分布以某块区域为中心向四周逐步递减，表明研究区内的Cu、Zn主要通过中心污染源向四周进行扩散，这个来源可能是矿区内的排烟口。5.对在降雨且形成地表径流的条件下采集来的43个土水界面污染流水样中的六种重金属的污染指数和综合污染指数分别进行了计算，根据制定的污染指数评价等级表对43个水样的六种重金属污染及其综合污染进行了评价。对六种重金属污染指数和综合污染指数进行了空间分析，得到了污染指数分布图。评价结果表明研究区土水界面污染流中Cd污染较重，Mn和Pb污染次之，Zn、Cu、Ni污染较轻。从环境风险和人体健康的角度来看，应将Cd元素作为需要优先治理和控制的重金属。