当前,城市化和工业化进程逐步加快,人类向环境中排放的重金属元素日益增多,造成土壤环境质量不断下降。嘉峪关市作为甘肃省一座新兴的钢铁工业城市,能源资源丰富,重工业分布较多,土壤受到重金属严重污染。研究土壤重金属的分布规律对当地的生态环境和社会经济发展具有重要的科学意义。首先,研究了重金属元素的空间分布规律。采集涵盖工业区、农业区、生活区和戈壁四个功能区的126个表层土壤样品和5个剖面的46个土壤样品,通过电感耦合等离子体质谱仪(ICP?MS)测定了土壤重金属含量,表层土壤Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn平均含量分别为:0.19 mg/kg、319.44 mg/kg、30.82 mg/kg、44.00mg/kg、31.88 mg/kg、111.53 mg/kg。重金属空间分布很不均匀。表层土壤重金属高含量采样点主要分布于嘉北工业区,戈壁重金属含量高于农业区,戈壁重金属含量的平面分布受风因素影响较大。剖面土壤重金属含量有明显的随深度增加而减少的规律,主要富集于20 cm以内的浅层土壤,元素迁移现象主要发生在0~10cm的表层土壤,可以向下迁移至30 cm甚至更深的土层。其次,运用内梅罗指数法、地累积指数法对表层土壤重金属富集程度进行了评价。内梅罗指数评价显示嘉峪关市6%的采样点存在重金属富集,Cr元素重度富集,元素富集程度排序为:Cr>Zn>Cd>Ni>Pb>Cu。地累积指数评价显示60%的采样点至少有一种元素达到轻微富集及以上,Cr元素富集严重,在6%的采样点达到强富集及以上,元素富集程度排序为:Cr>Cd>Pb>Zn>Cu>Ni。两种评价方法显示的各功能区重金属富集程度排序均为:工业区>生活区>戈壁>农业区。再次,采用连续提取法分析了土壤重金属的化学形态及土壤粒度和磁化率特征。根据重金属的形态分析结果,Cr在土壤中的可移动性并不强;Ni元素在嘉峪关市的富集程度虽然不高,但是它在土壤中有一定的迁移性;Cd元素在土壤中较富集,且极易在土壤中迁移。测定表层土壤粒度、磁化率,分析重金属含量与粒度和磁化率之间的关系,结果表明土壤重金属元素最容易富集在黏土中,其次是粉砂。土壤重金属元素含量与磁化率呈显著的正相关,因此可以通过磁化率指标来预估土壤重金属的富集状况。最后,通过元素比值法和主成分分析法估计了主要重金属的来源。结果表明,嘉峪关市土壤重金属主要是人为源,元素比值法显示工业区和生活区的Cd受到了含Cd废渣的直接污染;而农业区和戈壁采样点的Cd则主要来自工业区的大气沉降;主成分分析法显示嘉峪关重金属来源主要是以建材工业部门为主的工业生产污染源、以钢铁工业部门为主的工业生产污染源和交通污染源。