土壤的主要矿物组成包括大量的粘土矿物,另外还有天然铁锰铝氧化物及氢氧化物、硅氧化物、碳酸盐等天然矿物。土壤中的重金属就大量赋存在这些矿物之中,并在不同矿物之间、土壤与矿物之间分配和迁移转化。土壤的自净化功能就是源于这些矿物对重金属的吸附和固定作用。本文研究区位于天津市大毕庄地区,通过对该区12个采样点的土壤进行全量分析,测定了研究区的土壤污染状况并分析了可能的原因,将土壤分成从20目-160目以上等7个粒级,利用X射线粉晶衍射分析方法,半定量地测定土壤矿物组成和含量,并采用中国地质调查局地质调查技术标准进行形态分析,结合重金属在矿物中的吸附与解析规律,确定重金属在矿物中的赋存状态及分布情况,并利用环境矿物学理论和方法进一步讨论其稳定性。经过一年多的实验和分析,主要得出了以下结论:一、参照国家环保局农田土壤污染标准,天津市东丽区大毕庄地区土壤污染元素污染程度依次为:Hg>Cd>Pb>Zn>Cu>Cr>Ni,其中Hg和Cd为严重污染,其他元素也都超过了最高安全含量标准,主要污染源为大气沉降和污灌。二、重金属污染元素含量与层状硅酸盐矿物(云母、绿泥石)含量呈正相关,而与石英长石等矿物含量呈负相关,充分说明污染元素主要赋存在层状硅酸盐矿物中,这与矿物自身的结构有着密切的关系,层状硅酸盐矿物具有很大的层间域,有利于对其他物质的吸附作用。三、通过对Hg和Cd两个典型的污染元素进行分析,发现Hg在矿物中的赋存状态属于成键吸附,主要位于粘土矿物层间域和矿物结构孔道内,不容易释放出来,比较稳定;而Cd的赋存状态属于不成键或较弱化学键吸附,主要位于矿物表面和粘土矿物结构孔道内,很容易释放出来,在土壤矿物的赋存很不稳定。所以,对于土壤重金属污染调查不能只用全量来分析,而应充分考虑其赋存状态以及生物活性。四、研究区土壤的pH值在8左右,而典型污染元素Hg和Cd在土壤矿物中的赋存都是在弱碱性的环境中更稳定,所以该区土壤的pH值有利于这些元素在矿物中的赋存,可以考虑用矿物手段来治理重金属的污染。