砷毒害是一个全球性的环境问题,世界上许多国家和地区都不同程度上受到了砷的污染,湖南省和广西壮族自治区是我国砷污染最严重的地区。已有研究表明高砷区地质条件是诱发这一问题的重要根源,为了了解高砷区土壤砷形态的空间分异与形成规律,本文在湖南和广西地区选择两个典型矿区展开调查,采用传统总量分析方法分析了矿区内土壤重金属污染分布规律;分级提取和同步辐射X射线吸收精细结构两种形态分析方法分析了不同类型尾砂污染土壤砷形态组成之间的差异、土壤砷形态区域分异规律和土壤砷形态剖面分异规律;μ-XANES和X射线荧光两种方法分析了矿石与尾砂污染土壤中元素的微区分布和砷形态分异。可得如下的结论:湖南石门雄黄矿区内土壤主要受到砷的污染,土壤中砷的浓度最高可达24020 mg/kg,最低也超过数千mg/kg;广西刁江流域上、中、下游地区都不同程度受到重金属As、Pb和Zn污染,且随矿区距离的增加呈现逐渐降低的趋势,上游地区表层土壤中As、Pb和Zn的浓度与尾砂矿样相当,分别高达2.4×104 mg/kg、5.6×103 mg/kg、1.2×104 mg/kg,下游距矿区154 km和192 km的2个采样点表层土壤中As、Pb和Zn的平均浓度分别是土壤环境质量三级标准值的47.05倍、1.81倍和5.48倍。雄黄矿区尾砂污染土壤中砷的有效性远大于铅锌矿区尾砂污染土壤中砷的有效性;铅锌矿区矿石中其它的硫化态矿物氧化分解产生的H+的作用下,尾砂周围土壤都呈现酸性状态,尾砂中部分亚砷酸盐(As3+)迁移到尾砂以下土层中,而雄黄矿区尾砂下层土壤整体上呈现碱性状态,尾砂中砷只以砷酸盐(As5+)的形式向下层土壤迁移。刁江流域尾砂随水体迁移过程中毒砂等原生矿物不断地被氧化造成表层土壤中毒砂(FeAsS)和亚砷酸盐形态、有机结合态砷和残渣态砷的比例随采样点距离矿区距离的增加逐渐减小,砷酸盐(As5+)形态、松散结合态砷、铝合态砷、铁合态砷、钙合态砷和铁闭蓄态砷的比例随采样点与矿区距离的增加逐渐增大。砷在土壤剖面中主要以氧化态的形式向深层土壤中迁移,且砷酸盐(As5+)形态的比例随土壤剖面土层深度的增加逐渐增大,亚砷酸盐(As3+)形态的比例随土层深度的增加逐渐减少;7种结合形态砷在土壤剖面中基本上都随土层深度的增加呈现幂函数型减小,但不同形态砷在刁江流域上、中、下游地区的土壤剖面中的减小趋势存在差异。矿石和尾砂污染土壤砷形态微区分析结果揭示了硫化态原生矿石中砷由硫化态砷转化为氧化态后向环境中释放的过程。