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近年来,我国现代煤化工产业规模迅速增长,随之而来环境污染已经成为制约现代煤化工行业发展的主要瓶颈,而土壤重金属污染对生态环境和人体健康危害严重,是现代煤化工亟待解决的环境污染问题之一。因此,探索土壤重金属危害的防治和防护措施,对我国现代煤化工行业、经济发展和国家能源战略规划有着重要的意义。基于现代煤化工厂区土壤重金属的积累特征、空间分布特征,明晰各重金属污染物的来源,并对其人体健康风险进行评价和预警,成为重金属危害防治和防护的必须途径。本文以我国西北某煤化工厂区土壤中重金属为研究对象,系统地研究了厂区土壤中Pb、Cd、Cr、Hg和As含量的累积特征和空间分布特征,并在淋滤实验基础上,结合预测模型预测了厂区运行10年、15年、20年后土壤中Pb、Cd、Cr、Hg和As含量的积累特征和空间分布特征的变化情况;结合厂区土壤中Pb、Cd、Cr、Hg和As的分布特征和厂区生产单元的分布,对各重金属污染物进行源解析;基于积累和分布特征对厂区土壤中Pb、Cd、Cr、Hg和As进行了人体健康风险评价,并利用地理信息系统和地统计学方法获得了不同重金属污染物人体健康危害的空间分布图;在重金属污染物含量预测的基础上进行了人体健康风险预警。主要结论如下:1.煤化工厂区土壤重金属积累及空间分布特征（1）煤化工厂区土壤重金属积累特征研究表明:Pb平均含量为17.087 mg·kg-1,Cd平均含量为0.553 mg·kg-1,Cr平均含量为93.432 mg·kg-1,Hg平均含量为0.092 mg·kg-1,As平均含量为12.840 mg·kg-1,5种重金属均符合工业用地无机污染物环境质量土壤二级标准,其中Cd、Cr和As平均含量达到宁夏当地背景值的4.94倍、1.56倍和1.08倍,说明煤化工生产过程对As、Cd和Cr在土壤中的富集影响显著;（2）煤化工厂区土壤中重金属含量空间分布图表明:厂区土壤中Pb含量最高区域位于进煤廊道附近,并以此区域沿着场内交通方向发展;Hg含量最高区域位于动力单元及其南部区域,以此为中心向四周逐渐减少;Cd含量最高的区域位于进煤廊道和人流出入口附近,并沿场内交通向场内发展;Cr含量最高区域位于气化单元和动力单元的东北部,并以此为中心向四周逐渐减少;As含量最高区域位于动力单元右侧至进煤廊道之间,并以此为中心向四周逐渐减少。2.未来煤化工厂区土壤重金属积累特征及空间分布预测（1）煤化工厂区土壤重金属含量随时间关系表明:2021年、2026年和2031年,厂区土壤中各重金属达到2011年土壤水平的倍数,Pb分别为1.75倍、2.01倍和2.22倍;Cd分别为10.85倍、13.40倍和15.08倍;Cr（Ⅵ）分别为2.20倍、2.20倍和2.20倍;Hg分别为29.71倍、35.57倍和45.00倍;As分别为2.69倍、3.26倍和3.70倍。（2）煤化工厂区土壤重金属含量空间分布随时间变化趋势表明:Pb富集的区域一直位于进煤廊道两侧,2026年以后,厂区主干公路两侧、动力单元烟囱周边以及人流出入口都出现了较高程度的Pb富集。Hg富集的区域位于动力单位及其南侧,随着时间推移,污染区域以此为中心不断向四周扩散;2021年后,核心区域的Hg每五年增长速度在0.050 mg·kg-1,周边区域的增长速度随着核心区域的距离增大而降低。Cd浓度的核心区域均位于厂区内主干道路、烟气排放口下风向,以及进煤廊道,并不断向两侧扩散。Cr（Ⅵ）厂区内土壤浓度最高区域位于气化单元及动力单元处,以这两个单元的堆渣场为核心呈阶梯状向四周递减,在2021全厂区范围内全部超标,且最大超标倍数达184.32%。2021年时土壤中As浓度较高区域位于动力单元烟气排放口周围;2026年烟气排放口周围及东南侧出现了水滴状污染区域,至2031年,水滴状高污染区域其他区域的浓度差进一步增大。3.煤化工厂区土壤重金属源解析（1）重金属在各采样点的富集程度表明:Se、Ag、Cd处于显著富集程度,Cr、As、U处于中度富集程度,Ni、Pb处于轻微富集程度,Hg处于无富集程度;Cr、Cd、Pb和Ni元素在各采样点具有相同的富集等级,As、Hg、Se、Ag和U元素在各采样点呈现两种不同的富集等级。（2）重金属相关性分析表明:Pb和Cd的相关性较大,相关系数达到0.624;Hg和As、Se的相关性较大,相关系数分别达到0.632和0.842,As和Se之间的相关系数达到0.689;Cr与Ni、Ag的相关性较大,相关系数分别达到0.881和0.761,Ag和Ni间的相关系数达到0.795。（3）重金属含量聚类分析表明:8种重金属元素可以形成三类,Cr、Ni和Ag互相之间相关性很强,归为一类;Se、Hg和As归为一类;Cd和Pb相关性较强,聚为一类。（4）主成分分析及因子得分空间分布表明:因子1为交通污染源,主要位于人流出入口、场内交通以及进煤廊道沿线附近,主要影响土壤中Pb和Cd元素的分布;因子2为渣场污染源,主要分布在气化单元、动力单元和甲醇合成单元,主要影响土壤中Cr、Ag、和Ni元素的分布;因子3为烟气污染源,主要分布在动力单元烟囱的下风向,主要影响土壤中Hg、As和Se元素的分布。4.煤化工厂区土壤重金属人体健康风险评价（1）Cd、As和Cr（Ⅵ）的致癌风险平均值分别为1.75E-06、1.05E-05和2.08E-05;Cd和As的致癌风险主要暴露途径为经口摄入,Cr（Ⅵ）的致癌风险主要暴露途径为呼吸吸入。（2）Cd、As、Cr（Ⅵ）、Pb和Hg的非致癌风险平均值分别为1.95E-02、0.54、8.38E-02、5.94E-04和5.91E-03,均低于非致癌风险安全阈值上限。Cd的非致癌风险主要暴露途径为呼吸吸入,As为经口摄入和呼吸吸入,Cr（Ⅵ）为皮肤接触,Pb和Hg均为经口摄入。（3）重金属风险分布图表明:Cd的风险最高区域分布在进煤廊道和人流出入口附近;As的风险分布在整个厂区污染严重超标,风险中心区域出现在动力单元东南侧,涵盖大部分动力单元、小部分气化单元;Cr（Ⅵ）的风险分布在整个厂区风险全部超标,污染中心区域为气化单元和动力单元;Pb的非致癌风险明显沿交通源分布;Hg的非致癌风险最高值分布在动力单元以及动力单元与进煤廊道之间。（4）重金属健康风险预警表明:未来As对人体危害的包括致癌非致癌风险,高危害区以烟囱下风向为中心,随时间推移向整厂区扩展;Cd和Cr（Ⅵ）对人体危害主要为致癌风险,Cd的高风险区域为人流出入口和进煤廊道附近,且随时间推移,高致癌风险区域沿交通线向全厂域发展;Cr（Ⅵ）高致癌区域位于动力单元和气化单元,随时间推移高致癌区域基本不变;Pb和Hg的非致癌风险危害程度均较低。