流域重金属污染一直是人们重点关注的环境问题。以珠江流域为代表的中国西南岩溶地区,往往由于沉积物以及土壤中的重金属高背景值而被广泛研究。人们过去普遍认为,是人类活动,如矿山开采、冶炼以及化工,造成了此地区的重金属高背景值。以往对于珠江流域重金属元素污染的研究,也主要集中于一些受到人类活动影响严重的流域。但是,陆续有研究证明富含重金属元素的母岩风化以及岩溶地区特殊的风化机制也对珠江流域的重金属高背景值有极大的贡献。因此,在过去的研究中珠江流域地质来源重金属元素对环境污染的作用可能被低估了。为了系统性研究珠江流域中自然/人类活动来源重金属的迁移富集规律,以及不同类型基岩风化成土过程对流域重金属污染的影响,本文选取了珠江上游受人类活动影响较小的三类“单一岩性”小流域(碳酸盐岩,玄武岩和泥页岩)以及受矿业活动影响较大的刁江作为研究对象。我们系统采集了以上流域中的水体、岩石、河床沉积物、土壤和风化剖面样品,分析它们的主量和微量元素含量,使用富集以及污染评价指标来判断其污染特征,通过元素比以及Sr/Nd、Pb多同位素体系来判断重金属元素来源,得出如下结论:(1)不论是自然背景小流域或是受矿业活动影响较大的刁江,水体中均具有较低的重金属含量(刁江流域仅在矿区附近水体具有高值)。因此,在珠江流域上游,天然水体并不是重金属元素富集的主要载体。(2)在自然背景下,流域出露的岩石类型对于重金属元素的迁移富集有显著影响。元素Cr、Ni、Cu和Zn在玄武岩小流域的土壤和沉积物中均显示流失,在玄武岩剖面土壤中也是如此。同时,在玄武岩剖面土壤中显示缺失的Cd、As、Pb元素(τ<0),在有黑色岩系夹杂出露的玄武岩小流域中却显著富集,很显然这种富集与黑色页岩的风化释放有关。在碳酸盐岩小流域的多数样品中,重金属元素均相对于基岩呈显著的富集。同样的,其碳酸盐岩剖面中也可见到Cd、As、Zn的显著富集。这种风化成土过程中的富集主要是由于碳酸盐岩的风化特性造成的:包括碳酸盐矿物的快速溶解以及粘土矿物和铁铝氧化物的形成。(3)刁江沉积物受到了特定矿业活动的影响,多数采样点中Cr、Ni元素并没有出现较为显著的污染(CF≤1),而对于Zn、Cd、As、Pb以及Cu而言,其在多数沉积物中皆为高度污染因子(CF>6),并在临近矿区段(D2,D3)污染因子显著增高。而主体出露碳酸盐岩的刁江流域也显著继承了碳酸盐岩小流域(C1-C4)的重金属元素富集特征。在矿业活动影响较弱的D1段尤为明显,沉积物中Cr、Ni、Cu元素表现出了与碳酸盐岩小流域相同的富集,但由于南丹黑色页岩的贡献,其Pb、Cd元素富集程度要远高于碳酸盐岩小流域。(4)根据Zn、Cu、Cd元素含量比得知,刁江流域沉积物受到了极大程度的矿业活动污染,而珠江上游小流域并未受到明显的外界污染,其沉积物样品元素比值均处于流域出露基岩端元之间。结合Sr/Nd、Pb同位素,我们认为在自然背景下的珠江上游小流域中,由于碳酸盐岩出露面积占比最大,整体流域均受到了碳酸盐岩快速风化释放的重金属元素影响。另外,出露在流域中重金属含量较高的玄武岩、黑色页岩也成为了重金属元素的重要来源。(5)在自然背景小流域中,各个岩性小流域整体显示出较低或中等的生态风险(150600),Cd和As元素由于毒性高以及矿业活动等的贡献,具有最高的生态风险因子指数。在地质高背景和矿业活动的叠加影响下,珠江流域上游均受到了一定程度上的Cd和As污染。