随着城镇化与工业化不断发展,作为我国岩溶地区重要饮用水源的岩溶地下河系统正遭受不同程度的污染。南山老龙洞地下河地处重庆市城镇化快速发展的区域,当地居民、企业利用地下河排污现象普遍存在,地下水水质趋于恶化。因此,本研究以重庆南山老龙洞地下河系统为研究对象,分别于2013年12月(冬季)和2014年6月(夏季)采集了地下河水、孔隙水和表层沉积物样品。分析重金属Mn、Pb、Cu和As在地下河水-孔隙水-表层沉积物之间的分布特征,对地下河系统重金属污染现状进行评估；2014年6月降雨期间对老龙洞地下河水中重金属质量浓度变化特征进行观测,以便剖析降雨期间地下河重金属的运移特征及来源；室内模拟地下河表层沉积物和地下河管道壁中的灰岩对重金属Mn的吸附,探讨地下河对重金属的自净能力,以便为岩溶地区城市的建设和发展及地下水的开发与保护提供科学建议。结果表明：①老龙洞地下河水中重金属Mn、 Pb、Cu和As的检出率为100%,冬季平均值为0.142 mg·L-1、3.75、3.06和2.83μg·L-1,夏季为0.232 mg·L-1、8.47、5.58和3.59 μg·L-1,夏季大于冬季,说明夏季地下河水更容易受到污染。累计标准单位(cumulative criterion unit, CCU)指标显示地下河水冬夏两季都处于中度污染状态,且因Mn、Pb含量超标已不可作为饮用水源。孔隙水中Mn、Pb、CuAs冬季平均值为1.922 mg·L-1、215.94、 175.18 和 166.32μg·L-1,夏季为2.745 mg·L-1、288.87、267.78 和 207.71 μg·L-1,夏季>冬季。其中,重金属质量浓度大小为孔隙水>地下河水,且浓度差夏季>冬季,说明老龙洞地下河系统夏季孔隙水中的重金属污染物更容易因浓度差较大向地下河水扩散,最终会造成地下河水污染。综合Pb、Cu和As来看,夏季孔隙水中的重金属质量浓度都超过冬季,它们对地下河水生生态系统的生物毒性效应要强于冬季,Pb与Cu的污染程度要大于As。地下河表层沉积物中4种重金属都有富集现象;自UGR6到UGR5段,由于地下河自净作用,重金属总含量呈减少趋势；UGR5到UGR0段,由于中途有工厂废水、生活污水、垃圾等污染物质排入,表层沉积物中重金属总量逐渐增加。表层沉积物中Mn稳定性极弱,容易污染地下河水。老龙洞地下河表层沉积物重金属处于轻度污染状态,引发有害生物效应的可能性不大；②老龙洞地下河流量最大峰滞后于雨峰仅20h,地下河流量对降雨响应迅速；降雨期间地下河水陡涨缓落的流量变化曲线说明老龙洞地下河属于一个管道与裂隙组合的岩溶水文系统。地下河重金属MIn、Pb、Cu和As的质量浓度对降雨4-6 h内就有响应,响应迅速。研究区非渗透表面面积较大,降雨期间迅速产生的城市地表径流,携带其表面上的污染物质由落水洞、竖井、岩溶天窗等直接灌入地下河,使地下河水中Mn、Pb、Cu质量浓度峰值提前流量峰值到来。降雨期间地下河水重金属主要来源于城市地表径流和流失的水土,洞穴滴水和雨水也会输入一定量的Mn、Pb口As；③老龙洞地下河表层沉积物对Mn的吸附平衡时间为180 min,随着pH由2上升至8,吸附量呈增加趋势。Langmuir方程拟合得出表层沉积物对Mn的最大吸附量在15℃、25℃和35℃条件下分别为2993.57、2893.99和2985.24mg·kg-1; Freundlich方程拟合结果表明在较高温度条件下更有利于表层沉积物对Mn的吸附。当Mn初始浓度大于50 mg·L-1时,灰岩比例较大的吸附剂对Mn的吸附量小于比例小的吸附剂,说明地下河表层沉积物对Mn的吸附容量大于灰岩。