在金屬礦山開發(fā)中,無論是采礦、選礦還是冶礦均會向環(huán)境中排放重金屬。原生硫化物礦床在開采利用過程中,廢棄的硫化礦物經(jīng)過長期的自然氧化和雨水淋濾導致重金屬大量進入礦區(qū)。硫化礦物的氧化反應速率除與反應時間、溫度、硫化礦物的含量及種類有關外,還與外界環(huán)境如氧氣、水和生物活動特別是氧化鐵桿菌等有關,酸性廢水的產(chǎn)生是這些原生硫化礦物的氧化、風化和分解以及水、酸、氣、礦物綜合反應的結(jié)果。

另外,礦石及圍巖中的鉈、砷、鉛、鉻含量很高,在采礦、運礦、排土過程中由這些金屬造成的塵埃污染也是礦區(qū)重金屬的一個來源。酸性廢水會引起固體廢棄物中的重金屬活化及遷移。硫化物氧化要釋放SO 42-、H +和重金屬,這是金屬元素向環(huán)境擴散的第1步,接下來的金屬遷移還要受一系列復雜的物理化學反應的控制。

有學者對礦石和廢渣進行淋濾試驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn),溶出劑的濃度和p H 值對元素溶出率影響最大。還有一些研究表明,土壤中水溶態(tài)的鉈可以被植物直接吸收,易被淋溶入土壤深層;硫化物結(jié)合態(tài)的鉈易氧化分解,釋放出可交換性鉈并發(fā)生遷移;硅酸鹽結(jié)合態(tài)的鉈活動性很弱,但在酸度和溫度等適宜條件下也會向深層土壤活化遷移。由于重金屬的可交換態(tài)和碳酸鹽態(tài)在酸性環(huán)境中極易釋放出來,致使有毒元素的釋放率很高。在經(jīng)長期開發(fā)的典型礦區(qū)內(nèi),土壤和沉積物中的重金屬積累相當高。

金屬硫化物礦床采礦廢石堆中重金屬Cu、Pb、Zn、N i和Fe等大量垂向遷移,所形成的次生礦物在下部土壤中大量富集。金屬冶煉廠和選礦廠土壤中還形成了大量重金屬次生礦物和As的富集。常量元素與重金屬元素相結(jié)合會產(chǎn)生土壤污染,土壤會顯示出明顯的常量元素和重金屬的地球化學分帶。地表元素淋濾,后在土壤深部富集,造成土壤不同程度的次生鹽堿化。此類破壞不易被直接觀察出,但對人體健康和農(nóng)作物生長影響嚴重,其長時間作用甚至可導致地方性疾病。