在金属矿山开发中,无论是采矿、选矿还是冶矿均会向环境中排放重金属。原生硫化物矿床在开采利用过程中,废弃的硫化矿物经过长期的自然氧化和雨水淋滤导致重金属大量进入矿区。硫化矿物的氧化反应速率除与反应时间、温度、硫化矿物的含量及种类有关外,还与外界环境如氧气、水和生物活动特别是氧化铁杆菌等有关,酸性废水的产生是这些原生硫化矿物的氧化、风化和分解以及水、酸、气、矿物综合反应的结果。

另外,矿石及围岩中的铊、砷、铅、铬含量很高,在采矿、运矿、排土过程中由这些金属造成的尘埃污染也是矿区重金属的一个来源。酸性废水会引起固体废弃物中的重金属活化及迁移。硫化物氧化要释放SO 42-、H +和重金属,这是金属元素向环境扩散的第1步,接下来的金属迁移还要受一系列复杂的物理化学反应的控制。

有学者对矿石和废渣进行淋滤试验,结果发现,溶出剂的浓度和p H 值对元素溶出率影响最大。还有一些研究表明,土壤中水溶态的铊可以被植物直接吸收,易被淋溶入土壤深层;硫化物结合态的铊易氧化分解,释放出可交换性铊并发生迁移;硅酸盐结合态的铊活动性很弱,但在酸度和温度等适宜条件下也会向深层土壤活化迁移。由于重金属的可交换态和碳酸盐态在酸性环境中极易释放出来,致使有毒元素的释放率很高。在经长期开发的典型矿区内,土壤和沉积物中的重金属积累相当高。

金属硫化物矿床采矿废石堆中重金属Cu、Pb、Zn、N i和Fe等大量垂向迁移,所形成的次生矿物在下部土壤中大量富集。金属冶炼厂和选矿厂土壤中还形成了大量重金属次生矿物和As的富集。常量元素与重金属元素相结合会产生土壤污染,土壤会显示出明显的常量元素和重金属的地球化学分带。地表元素淋滤,后在土壤深部富集,造成土壤不同程度的次生盐碱化。此类破坏不易被直接观察出,但对人体健康和农作物生长影响严重,其长时间作用甚至可导致地方性疾病。