重金属由于其毒性、生物积累性和在环境中的持久性,被认为是自然环境中一种非常严重的污染物。重金属对环境的污染受到自身在环境中的存在形态、与土壤／沉积物介质的作用机制及在土壤中的迁移速度等因素的影响：所以,了解重金属在环境中的分布、富集、来源及对其在环境中的生态风险性进行评价可对环境中重金属污染的防治提供一定的理论基础。本文首先研究了长江水系水体和沉积物中Cd等重金属的环境地球化学行为,主要是对长江流域水体和沉积物中Cd等重金属的含量水平、空间变异特征进行分析,同时通过统计分析研究了长江水系表层水体中各重金属的来源和沉积物中重金属的污染情况。其次,以长江流域典型土壤和长江南京至上海段沉积物为研究对象,将静态吸附实验、竞争吸附实验和动态土柱淋溶实验以及pH的变化对重金属的释放实验结合起来,研究重金属Cd和Pb与士壤／沉积物的作用机制、迁移过程、释放行为和形态转化特征。研究结果表明,长江水系水体中Cu、Ni、Fe、Co、Sc和Al的空间分布非常相似,他们主要来自于矿物和岩石的风化和侵蚀作用：Zn和Pb、Cd和As也分别出现了相似的分布规律,Pb和Zn来自自然因素和大气沉降两方面的影响,As和Cd主要为工业排污造成；Hg的空间分布却不同其他的重金属元素的空间分布,其来源也比较复杂,可能为多因素造成的结果。长江水系沉积物中各重金属污染程度为Cd>Pb>Cu>As>Zn>Hg,且Cd在所有位点都表现出很强或极强的生态危害性,Cu、Zn、Pb、As和Hg潜在的生态危害指数在大多数位点都为轻微生态危害,另外Cr、Co和Ni潜在的生态危害指数在所有位点都为轻微生态危害。土壤／沉积物对不同性质的重金属离子具有不同的吸附能力,因而在相同条件下,不同性质的重金属离子在不同土壤中的迁移速度具有一定的差异：重金属在土壤／沉积物中的吸附-解吸、迁移和释放受到土壤／沉积物类型(例如砂土、粘土等)、组成(海泡石、膨润土、腐植酸等)以及土壤／沉积物溶液化学组分和pH值等的影响；海泡石、膨润土和腐植酸主要增强了重金属在土壤中的吸附能力,而抑制了其在土壤中的迁移性。重金属的释放主要在酸性条件下发生,且随pH的升高而迅速降低；土壤溶液中的化学组分造成了重金属离子与其在土壤中的竞争性,化学组分不同,竞争性能不同。同时,重金属Cd、Pb在土壤／沉积物中的吸附和迁移过程中其形态均发生了变化,主要转入到弱酸态和可还原态中,从而使得重金属Cd、Pb的活动性和毒性水平发生了变化。