粤北大宝山多金属硫化物矿开采活动引发的重金属高致癌风险等环境污染问题已广受重视。本论文选取大宝山矿所处的横石河流域为研究对象，在流域Cu、Zn、Pb和Cd土壤地球化学背景的研究基础上，探明人为污染环境地球化学过程与成因，刻画其污染风险空间特征与不确定性。并基于WebGIS构建流域土壤重金属污染信息查询与发布系统。将序贯指示模拟与协模拟(SIS/SIcS)、探索性数据分析(EDA)、非度量多维标度法(NMDS)、主成分分析(PCA)、分形、热场发射环境扫描电镜-能谱分析(SEM/EDX)、模型商值法(地质累积指数(Igeo)，污染负荷指数(PLI))等技术和方法综合运用于土壤性质参数(土壤重金属全量、土壤总有机碳(TOC)、pH及中值粒径(D50))、磁学参数(低频磁化率(Xlf)、非磁滞剩余磁化率(xaRM)、等温剩磁(IRM)、饱和等温剩磁(SIRM)、硬等温剩磁(hIRM))与磁颗粒及地理环境参数(高程(elevation)、坡度(slope)、多年年平均降雨量(AMP)及归一化差值植被指数年变化率(△NDVI％))来进行以上内容的研究。得到如下结论：　　 EDA研究结果表明横石河流域Cu、Zn、Pb和Cd的分别为200.00 mg/kg、230.00 mg/kg、190.00 mg/kg及1.85 mg/kg。其中，Cu、Zn和Cd的土壤地球化学背景值均分别高于其相应的国家土壤环境质量二级标准限值(pH＜6.5)(Cu100 mg/kg、Zn200 mg/kg及Cd0.3 mg/kg)。在基于SIcS方法的流域重金属上壤地球化学制图中，引入S100作为空间协变量以尝试在此制图中将人为污染区一域与自然富集区域分离。结果显示，通过EDA与SIcS集成的方法有助于更真实的反映环境地球化学数据的原始波动特点从而获得更可靠的环境地球化学数据结果。准确量化土壤重金属地球化学背景将对减少环境地球化学问题及其模拟决策中的不确定性具有重要意义。　　 PCA、SIcS、SEM/EDX、分形等方法和技术与土壤重金属全量、TOC、磁学参数(Xlf,XARMSIRM、hIRM)、IRM获得曲线及磁颗粒形貌、能谱分析等数据的综合应用结果显示，横石河流域土壤中Cu、Zn、Pb和Cd人为污染主要源自大宝山矿的开采活动。它们以大宝山矿为人为污染源中心，以横石河为纽带，沿横石河河岸带向下迁移并沉积于中游下坝-富坡区域。流域内Cu、Zn、Pb和Cd的人为污染贡献率分别为21.07％、8.04％、12.54％和50.19％。下坝河边采样点的IRM获得曲线显示该处重金属污染已以一种相对稳定、持久的状态沉积于土壤环境。此外，由SIcS-GIS量化的土壤Cu、Zn、Pb和Cd人为污染空间分布的分形特征显示，4种重金属在土壤中的累积趋势为Cd＞Cu＞Pb＞Zn。由采矿活动所致的演化动力为Zn＞Pb＞Cu＞Cd。　　 对横石河流域土壤中Cu、Zn、Pb和Cd人为污染迁移富集的主要影响因素间关系的NMDS排序结果表明，解释变量对Cu、Zn、Pb和Cd人为污染迁移与富集的影响程度为：Xlf＞slope＞elevation＞TOC＞AMP＞pH＞D50＞△NDVI％。因大宝山采矿所致的这4种重金属之间的相关性为：Cu＞Pb＞Zn＞Cd。土壤侵蚀和含铁量较高的母质是影响来自大宝山采矿过程中排放的Cu、Zn、Pb和Cd人为污染迁移和富集的重要环境因素之一。Pb人为污染常伴随着Cu人为污染的迁移和富集。Cd人为污染地球化学景观受环境的影响相对较明显。距离大宝山铁龙拦泥坝约6km及17km处为4种重金属在横石河中富集的敏感区域。较之其他排序方法，NMDS是一种相对更适合数据呈非正态分布的环境变量的排序方法。Xlf可作为一个基础而重要的指示性参数引入更广泛的环境地球化学过程研究的理论与应用领域。　　 以横石河流域Cu、Zn、Pb和Cd的上壤地球化学背景值计算的Igeo结果显示，流域内部分区域Zn与Cd的人为污染达到中度，Cu和Pb的人为污染在流域内部分区域达强至极强污染。上壤中Cu、Zn、Pb和Cd人为污染风险展布的主要特点为：人为污染风险起源于大宝山采矿区，沿横石河河岸带向下游迁移。其中热点区域分别位于：大宝山采矿区，铁龙拦泥坝区，下坝及铁龙林场采石场。以4种重金属的分布面积和污染程度而言，横石河流域Cu的人为污染程度最严重，Zn的人为污染程度最轻微。相对于Pb，Cd中度人为污染的面积相对较广，而Pb中强度人为污染面积相对较广。　　 以国家土壤质量GradeⅡ限值(pH＜6.5)计算的PLI及PLIznoe结果显示，流域内Cu、Zn、Pb和Cd的复合污染达极强污染的区域分别位于大宝山采矿区，横石河河岸带，铁龙拦泥坝至下坝-富坡区及铁龙林区沿路。需密切关注以上区域的人体健康风险。横石河流域上壤中 Cu、Zn、Pb和Cd的区域复合污染负荷指数PLIzone为1.01污染，属于中度污染。热点区域4种重金属PLI高于流域区域复合污染负荷指数PLIzone十余倍。可见，由采矿活动导致的4种重金属污染对热点区域的影响之大。此外，基于SIS的空间不确定性分析结果可用于设定分级环境管理。一级监测区域可设定于概率值高于0.80的区域内。次级监测区域可设定于概率值约在0.50的区域内。　　 流域土壤重金属污染信息系统采用ASP.NET2技术建立，通过基于SuperMap IS.NET的WebGIS平台实现流域土壤污染信息的浏览、查询、显示等功能，并由VRML实现流域三维漫游功能。基于SuperMap IS.NET的二次开发平台，其开发速度快、稳定、开发成本较低且易于维护。采用VRML进行三维建模，其兼容性较强且三维展示效果较好。ASP.NET2开发的动态网页稳定、高效、功能较强。但仍需进一步整合多源数据库并不断改进、补充和发展系统功能以满足环境决策的需要。　　 此外，研究显示将多源数据与非参数地统计学方法、GIS及非线性科学紧密联系、相互渗透于空间过程分析中，有助于改善模拟精度和准确性进而减少空间过程模拟、预警及决策的不确定性。这种多尺度、多参数、多学科交叉与集成的方法将为研究区域环境问题的格局、过程与耦合特征提供方法学的借鉴。