中国是全球土壤污染最严重的国家之一,近年来,国家高度重视土壤环境保护工作,金属冶炼行业在为经济发展做出贡献的同时,生产过程中产生的粉尘污染也造成了诸多现实的或潜在的环境问题。因此,对金属冶炼厂造成的土壤重金属污染进行研究具有十分重要的现实意义,可以为土壤重金属防控提供科学的依据。本研究选取两个有色金属冶炼厂,对其周边的河流水体、沉积物及土壤环境进行了研究。首先测定了多介质环境中重金属总量,在此基础上,对农田土壤展开了重点研究,采用多元统计分析方法和空间克里格插值法对两个冶炼厂周围土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As七种重金属进行相关性和空间分布进行分析;采用潜在生态危害指数法对土壤中七种重金属进行生态危害评级;采用BCR多级连续提取法和TCLP法对土壤中七种重金属在土壤中赋存形态和土壤浸出毒性进行分析。对生态风险最为明显的Cd、Pb、As三种重金属的单种、联合毒性进行试验分析,旨在为当地受重金属污染的土壤进行修复提供理论依据和技术指导。通过研究,获得以下研究结果:(1)根据水体、沉积物、土壤三种介质中七种重金属的总量测定结果,发现水体中Cr和Pb超过地表水环境质量标准Ⅲ类标准限值,沉积物中Cu、Zn、Cd、Pb超过当地土壤背景值标准,而土壤中七种重金属均超过了当地土壤背景值标准,说明重金属对土壤造成的污染最严重。(2)冶炼厂A附近土壤中Cu、Cd和As的平均浓度超过了土壤风险筛选值,冶炼厂B附近土壤中只有As超过了土壤风险筛选值。土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、As五种重金属主要来自于重金属冶炼,其中的冶炼厂A附近土壤中Cu、Pb、Cd、As的浓度由中心向四周逐渐降低的趋势最为明显。冶炼厂A附近土壤重金属处于强度生态危害水平,冶炼厂B附近土壤中重金属处于中等生态危害水平,两个冶炼厂产生的Cd对生态危害的贡献率最高,对周围土壤造成的生态危害最为严重。(3)两个冶炼厂附近土壤中七种重金属主要以残渣态的形式存在土壤中,有效态中:Cr、Ni、Cu、As氧化态的比例最大,Zn、Cd、Pb以还原态为主。只有冶炼厂A附近土壤中Pb和As的浸出浓度超过了国际标准限值。七种重金属的浸出浓度与可交换态和可还原态呈现显著正相关关系。(4)由发光细菌法可以得出三种重金属的生物毒性大小为As>Pb>Cd,两个冶炼厂土壤中Cd、Pb处于微毒生物毒性水平,而土壤中As处于重毒生物毒性水平。三种Cd-Pb、Pb-As、As-Cd二元混合重金属的作用类型分别为协同作用、拮抗作用、拮抗作用。通过单种Cd、Pb、As的生物毒性以及剂量加和模型可以准确预测三种重金属的二元混合污染物的毒性。以上的结果表明,距离冶炼厂越近,周围的土壤受到Cu、Pb、Cd、As等污染会越严重,因此应该严格控制冶炼厂的选址以及周围土壤的利用类型;即使只有单种重金属的含量过高,也会周围环境造成很强的生态危害,所以对于冶炼厂产生大量的Cd应该进行高度的重视;虽然土壤中As的含量不及Cd和Pb高,但是由于As的生物毒性较大,对周围的生物会产生更大的毒害作用,因此不能仅仅以环境中重金属的含量作为评价重金属污染水平的唯一标准;Cd与Pb混合后会增大重金属对生物体的毒害作用,这就要求在进行重金属污染治理时,不仅需要考虑单种重金属的污染情况,更需要注意多种重金属的联合毒性效应。