白云鄂博矿床是世界上最大的轻稀土矿床,长期的采矿活动导致周围环境累积了大量重金属,从而导致当地土壤环境受到严重污染。为了制定有效的保护措施,本研究对白云鄂博矿区及其周边土壤重金属的浓度、空间分布、污染来源、浸出与淋溶特性进行调查分析,并且对重金属的环境-人体健康风险进行评价。此外,通过生态风险模型的构建,划分矿区生态环境的风险区域。主要研究结论如下:(1)测定了土壤中Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、As、Hg和Cr的含量,平均值分别为3662.57、26.20、289.22、123.00、0.75、12.69、0.05和57.98 mg/kg。研究区除Cr、As外,其余重金属含量均明显高于内蒙古自治区土壤背景值和对照点背景值,表明当地采矿及工业活动造成了土壤中重金属的累积。(2)利用地累积指数法、潜在生态风险评价法、RAC评价法对当地土壤重金属污染进行评价。结果表明,白云鄂博各地区均受到多种重金属的严重污染,Cd的污染程度和生态风险远高于其它重金属。形态分析表明各重金属均以残渣态为主,相对较为稳定。人体健康风险评价结果表明当地的总致癌风险和非致癌风险在可接受的范围内。(3)基于GIS的空间分布图表明,Mn、Cu、Zn、Cd、Pb的高值区域主要位于采矿区,As、Cr的高值区域主要分布在矿区的西部,Hg的高值区域主要分布在工业区。采用空间变异系数、累积系数、相关性分析、主成分分析及正矩阵分解(PMF)五种方法进行重金属来源解析。结果表明,Hg主要来源于工业活动和燃煤;Cu主要来源于采矿活动;Mn和Pb主要来源于交通污染;Cd和Zn的来源主要为采矿和交通活动复合来源;Cr和As主要为自然来源。(4)土壤浸出实验结果表明,除Pb外,浸出液中重金属的浓度与其土壤中的总量相关。淋溶实验显示重金属浓度随着淋溶过程的进行先快速升高后缓慢降低,且淋溶液的pH越小,淋出后的重金属浓度越大。对未污染土柱中残留的重金属浓度分析发现:Cu、Cd易向土壤下层迁移,Zn、Pb、Cr则相反。对淋溶结果进行动力学拟合后,发现修正的Elovich方程对研究区淋溶状态下的重金属释放的拟合度最好。(5)根据实地调查与文献调研,选择重金属与稀土元素作为当地污染的胁迫因子,并基于综合模糊数学法对当地污染状况进行评价,构建了基于白云鄂博矿区自身特性的生态风险评价模型。借助美国生态土壤筛值体系(Eco-SSL)确定了部分胁迫因子的生态阈值,同时利用GIS软件中的聚类分析与叠加分析功能,结合地表生物量因子及筛选出的胁迫因子划分了当地生态风险防控区域,为白云鄂博矿区重金属治理提供了科学依据。