在金屬礦山開發中,無論是采礦、選礦還是冶礦均會向環境中排放重金屬。原生硫化物礦床在開采利用過程中,廢棄的硫化礦物經過長期的自然氧化和雨水淋濾導致重金屬大量進入礦區。硫化礦物的氧化反應速率除與反應時間、溫度、硫化礦物的含量及種類有關外,還與外界環境如氧氣、水和生物活動特別是氧化鐵桿菌等有關,酸性廢水的產生是這些原生硫化礦物的氧化、風化和分解以及水、酸、氣、礦物綜合反應的結果。

另外,礦石及圍巖中的鉈、砷、鉛、鉻含量很高,在采礦、運礦、排土過程中由這些金屬造成的塵埃污染也是礦區重金屬的一個來源。酸性廢水會引起固體廢棄物中的重金屬活化及遷移。硫化物氧化要釋放SO 42-、H +和重金屬,這是金屬元素向環境擴散的第1步,接下來的金屬遷移還要受一系列復雜的物理化學反應的控制。

有學者對礦石和廢渣進行淋濾試驗,結果發現,溶出劑的濃度和p H 值對元素溶出率影響最大。還有一些研究表明,土壤中水溶態的鉈可以被植物直接吸收,易被淋溶入土壤深層;硫化物結合態的鉈易氧化分解,釋放出可交換性鉈并發生遷移;硅酸鹽結合態的鉈活動性很弱,但在酸度和溫度等適宜條件下也會向深層土壤活化遷移。由于重金屬的可交換態和碳酸鹽態在酸性環境中極易釋放出來,致使有毒元素的釋放率很高。在經長期開發的典型礦區內,土壤和沉積物中的重金屬積累相當高。

金屬硫化物礦床采礦廢石堆中重金屬Cu、Pb、Zn、N i和Fe等大量垂向遷移,所形成的次生礦物在下部土壤中大量富集。金屬冶煉廠和選礦廠土壤中還形成了大量重金屬次生礦物和As的富集。常量元素與重金屬元素相結合會產生土壤污染,土壤會顯示出明顯的常量元素和重金屬的地球化學分帶。地表元素淋濾,后在土壤深部富集,造成土壤不同程度的次生鹽堿化。此類破壞不易被直接觀察出,但對人體健康和農作物生長影響嚴重,其長時間作用甚至可導致地方性疾病。