重金属污染一直是国内外学者广泛关注的环境问题,由于工业生产和人类生活进程的加快,以及工业活动的历史遗留,造成土壤重金属污染问题日益严重,尤其是农田土壤中的重金属,其可能被农作物摄取,并在食物链中富集,从而对人类健康和环境构成严重的潜在威胁。兰州市是我国主要的工业城市之一。虽然近几年兰州市正在进行工业绿色转型,但由于重金属易积累的特点,依然存在较多的土壤重金属污染问题,并且兰州市部分区域长期存在污水灌溉的现象,农田重金属污染依然不能忽视。另外,兰州市特殊的地形条件（两山夹一河）限制了其农田的分布,城市和工业化的不断发展使农田的面积不断减小,农田的安全问题就显得尤为重要。并且兰州市土壤多以黄土为母质,存在一些盐碱土壤,集黄土丘陵区、黄土梁区、基岩山地和黄河河谷区四大地貌单元为一体,鉴于其特殊的土壤性质和地形特征,重金属污染状况可能异于其他地区。因此,针对兰州市农田土壤和农作物中重金属的浓度、分布、污染、来源及风险进行系统的研究,可为兰州市农田土壤和农作物重金属污染控制提供数据支持。本文调查了兰州市表层农田土壤中和农作物可食用部分重金属（五毒金属:As、Cd、Cr、Hg和Pb）的浓度,从区县、功能区和整个兰州市的角度出发,运用kriging插值法分析了土壤中重金属的空间分布特征;通过多元线性回归分析,探究了土壤重金属空间分布的主要影响因素;利用相关性分析、主成分分析和APCS-MLR分析,阐明了兰州市土壤重金属的来源;运用地累积指数、生态风险指数和健康风险指数分析了土壤重金属的污染、生态风险和健康风险特征;另外阐明了土壤重金属向农作物可食用部分的转移,并用相关性分析探明了其影响因素,用健康风险指数分析了农作物可食用部分重金属的污染及健康风险。主要研究结果如下:（1）兰州市各区县表层土壤主要存在Hg和Cd的累积,其中西固区除了Cr无累积以外,其他重金属元素均有不同程度的累积,并且Hg和Cd的浓度在工业区最高,另外,不同县区和功能区均表现出Hg浓度的变异系数最大,其次为Cd,说明Hg的Cd的浓度主要受到人为活动的影响,其中人为活动对Hg的影响大于对Cd的影响,工业活动是造成Hg和Cd累积的主要因素。（2）兰州市表层土壤各相邻样点间均具有中等以上的空间依赖性,且均存在空间正相关性,具有聚类分布的特点,但是红古区和七里河区的空间自相关性较弱,聚类分布不明显。在以上分析的基础上,进行空间插值描述了各区县以及整个兰州市的重金属空间分布,并分析了p H值、阳离子交换量（CEC）、有机质（SOM）、养分（总N、速效K和有效P）和地形因子（高程、坡度和坡向）对重金属空间分布的影响,结果表明,p H值和有效P与重金属As呈现显著负相关,总N、坡度和高程与重金属As呈显著正相关;高程与Cd呈显著负相关,总N、有效P、速效K和SOM与Cd呈显著正相关;p H值、速效K、有效P和高程与Cr呈显著负相关,CEC和SOM与As呈显著正相关;总N和高程与Hg呈显著负相关性,SOM和有效P与Hg呈现显著正相关;p H值、有效P和高程与Pb呈显著负相关性,CEC和SOM与Pb呈显著正相关。（3）人为来源和自然来源是城关区、西固区和永登县重金属的主要来源;红古区重金属受到工业源和燃煤-生活垃圾源的影响;七里河区和榆中县重金属均受工业-生活垃圾源、畜牧业-农业源和自然源的影响;皋兰县重金属受到自然、工业和燃煤-生活垃圾源的影响。综合来说,农业区重金属主要受到工业-生活垃圾源、自然源和畜牧业-农业源的影响;工业区受到人为来源和自然来源的影响。总体上,兰州市农田重金属中Pb和Cd主要来自于工业源,As和Cr主要来自于自然源,Hg受到工业源和燃煤-生活垃圾源的共同影响。（4）兰州市土壤中整体超标率较低,只有皋兰县的Cd以及榆中县的As和Cd有部分超出了风险筛选值,超标比例分别为1.68%、0.69%和0.69%。但与背景值相比,依然存在重金属的富集污染,其中西固区重金属富集污染率最高（38.08%）,七里河区次之（35.27%）,总体污染率表现为工业区（32.11%）＞农业区（29.34%）＞商贸物流区（24.07%）。对于生态风险,兰州市生态风险指数均值为180.72,整体处于中等风险水平,其中西固区和七里河区的生态风险指数相对较大,分别为255.03和208.39,呈现较强生态风险,其它各县区都呈现中等的生态风险,总体上“中等及以上生态风险”占比为工业区（87.81%）＞农业区（87.67%）＞商贸物流区（70.37%）,这些污染和生态风险均由Hg和Cd的富集引起。对于健康风险,非致癌风险程度为As＞Cr＞Pb＞Hg＞Cd,致癌风险程度为Cr＞As＞Pb＞Cd,不同暴露途径的健康风险为经口摄入＞皮肤接触＞呼吸摄入,整体上农业区的健康风险最大,其次为工业区,商贸物流区最小,但兰州市农田土壤重金属引起的健康风险均低于限值,风险可忽略。（5）兰州市谷物中重金属的浓度为榆中县(0.091 mg·kg-1)＞皋兰县(0.084 mg·kg-1)＞七里河区(0.076 mg·kg-1)＞红古区(0.051 mg·kg-1)＞城关区(0.044 mg·kg-1),蔬菜中重金属的浓度为七里河区(0.084 mg·kg-1)＞榆中县(0.081 mg·kg-1)＞西固区(0.025 mg·kg-1)＞城关区(0.024 mg·kg-1)＞红古区(0.019 mg·kg-1),总体上农作物中重金属浓度表现为工业区＞农业区＞商贸物流区;兰州市不同类型农作物中重金属的浓度表现为谷物(0.067 mg·kg-1)＞叶菜(0.033 mg·kg-1)＞块根/块茎(0.029 mg·kg-1)＞水果(0.022 mg·kg-1);农作物对Hg和Cd的生物富集度较高,重金属在不同类型农作物中的富集特征为块根/块茎类＞水果＞谷类＞叶菜,并且作物中重金属的积累主要与土壤中的速效K、CEC、SOM和有效P有关;另外,兰州市农作物总体表现出Cr和As的健康风险,其中工业区农作物主要表现出Cr的健康风险,商贸物流区主要表现出As的健康风险,农业区农作物对人体健康不造成风险。