湘江流域是我国重金属污染最为严重的河流之一,流域内存在多种重金属污染来源：一方面一些地质体通过风化作用等表生过程可能成为沉积物重金属的贡献者；另一方面流域上游的矿床开采和矿石冶炼加工等人为作用强烈并有久远的历史,也是沉积物重金属污染的重要来源。不同来源的重金属通过各种途径(如水溶搬运、大气沉降等)汇入湘江并可在沉积物中积聚富集,形成潜在的重金属污染。理论上来自不同污染源的重金属和稀土元素在沉积物中有不同的赋存特征,及地球化学组成特征。因此,研究沉积物中不同元素的赋存及地球化学组成特征是判断污染物来源的重要指标。本研究以湘江下游长沙河段及入湖三角洲沉积物为主要研究对象,野外分两批次对研究区流域进行了系统的地质地球化学调查、测量、采样,分别在湘江入湖三角洲的湘江河道采集两个沉积柱芯XY、W,在河流与湖泊相接地带采集沉积柱芯Q,湖区自然保护区内采集沉积柱芯QS,共计125件沉积物样品；湘江下游长沙段湘江河道采集四个沉积柱芯,HZ、JZ、SG、XW,共计186件沉积物样品。利用等离子质谱(ICP-MS)、X射线衍射技术(XRD)等分析技术,针对性的对所采得沉积物中的129(66+63)个样品进行系统的主量元素、微量元素(其中包括重金属元素、稀土元素等)分析研究结果表明：湘江研究区流域沉积物风化较为彻底,样品风化指数(CIA)均值达到76以上。较强的风化沉积物中显现明显的贫CaO、Na2O,而富A12O3、Fe2O3等粘土矿物地球化学特征。沉积物因受流域上游地质体风化及矿床开采等的影响而存在Sc、 V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Th、U等十数种重金属元素的复合污染,且有在三汊矶工业区及入湖三角区域加剧的趋势。土壤综合富集指数(EI)均值均达到2以上,小粒径样品的富集特征显示其受人为及水流环境因素的扰动较为明显。重金属潜在污染评价(富集因子法)结果表明,Sc、Mn、Cu、Zn、Pb,等重金属元素的潜在污染,其中以Sc的富集最强。研究区沉积物微量元素地球化学分析显示,沉积柱芯中的高场强等元素比值比较稳定,稀土配分型式与准扬子地台花岗岩较为相近,表明其在风化迁移搬运过程中并没有发生明显的分异。且有在三汊矶工业区及入湖三角区域相对富集的现象。通过La-Th-Sc判断JZ、SG、XW、Q、QS的沉积物可能受自然作用和人为作用的共同影响。进行主成分分析结果显示,Eu与Ba、Sc、 V、Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Pb的化学行为相近,故认为Eu可以作为湘江沉积物重金属富集受人为活动参与的指示因子,U因与稀土元素化学行为相近,故可以将其划为受自然作用为主的元素。