图1土壤重金属横向迁移概念模型

图2（a）-（b）降雨、（c）坡度、（d）植被对地表径流的影响过程示意图

我国是世界上矿产资源总量丰富、矿种比较齐全的资源大国。然而，矿产资源开发导致矿区及周边土壤环境受到不同程度的破坏。降雨驱动下，矿区表层土壤中重金属主要通过吸附在被侵蚀的泥沙颗粒上以及溶解在地表径流中进行水平迁移，扩大污染范围，对周边环境造成二次污染。准确模拟预测表层土壤重金属在降雨驱动下随地表径流和侵蚀泥沙的迁移动态，对于矿区土壤重金属迁移风险的防治具有重要意义。

建立准确性较高的土壤重金属横向迁移模型，是模拟土壤重金属迁移量和迁移风险的前提条件。然而，目前已有的土壤重金属横向迁移模型仍然存在一定局限性，基础理论仍需要进一步完善，土壤重金属横向迁移与地表径流、泥沙运移之间的关系等关键的科学问题尚不清晰，且缺少对相关理论的综述性探讨，这是建立基础理论完善、准确性较高的迁移模型需要解决的重要问题。

鉴于此，北京市科学技术研究院资源环境研究所副研究员乔鹏炜深入分析了土壤中的水溶性重金属随地表径流、非水溶性重金属随泥沙颗粒的迁移过程，建立了土壤重金属横向迁移概念模型（图1），在此基础上探讨了降雨、地形、植被等对径流、泥沙产生量及重金属迁移量的影响机理（图2），总结了现有土壤重金属迁移模拟方法的特点，并提出了未来基于土壤重金属横向迁移机制的迁移模型的构建及应用的研究重点。

其中，土壤重金属迁移概念模型，以及地表径流产生、泥沙运移、重金属形态的主要影响因素及其影响机制对于土壤重金属迁移模型的建立具有重要的理论指导意义。地表径流不仅是输送水溶态重金属的途径，还是泥沙运移的动力来源，主要受降雨条件、土壤渗透性、前期土壤水分条件、土地覆盖和坡度等的影响；泥沙运移是输送非水溶态重金属的重要途径，主要受降雨提供的初始重力势能、地表径流动能和土壤抗蚀性的影响；重金属形态决定了其随泥沙和地表径流的迁移比例，主要受重金属自身性质、土壤pH值、Eh值、初始含水量、有机质含量以及粘粒含量等的影响。这些因素的影响机制的深入分析，可以为完善迁移模型的构建理论提供支撑。

另外，文章中探讨了目前研究中已有的土壤重金属迁移模型，主要包括横向迁移模型以及径流-土壤-地下水系统的迁移模型。横向迁移模型主要包括基于对水文模型进行改进的方法以及基于纯数学模型的方法，其中，基于水文模型的方法仍缺乏对重金属吸附及解吸动力学的详细表征，而纯数学模型没有考虑径流、泥沙与重金属传输之间关联机制。而径流-土壤-地下水系统的迁移模型相对较为成熟，但其主要针对土壤重金属的纵向迁移过程，难以为重金属横向迁移模型的建立提供理论参考。

鉴于此，文章提出了未来建立土壤重金属横向迁移模型的工作重点：一是从微观角度出发，需要深入分析重金属横向迁移及转化机制，这是影响重金属迁移能力及迁移量，并造成环境风险的主要原因；二是从宏观角度出发，将重金属横向迁移过程及转化过程及现有水文模型结合，充分利用水文模型模拟地表径流和泥沙运移的成熟理论。在此基础上建立土壤重金属横向迁移模型，为矿区周边土壤重金属迁移风险的预防、控制和治理措施的选择提供理论依据。

本综述以“Process, influencing factors, and simulation of the lateral transport of heavy metals in surface runoff in a mining area driven by rainfall: A review”为题发表于Science of the Total Environment (IF=10.753/Q1, 2022, 857:159119)。乔鹏炜副研究员、王硕高级工程师为本论文的共同通讯作者。

(乔鹏炜 文/摄)