白芍和牡丹皮作为芍药科常用大宗药材,在我国拥有2000多年的药用史和1500多年的人工栽培历史,是920和371种成方制剂的主要原材料,因此,对其药效量化的物质基础—矿质元素环境地球化学行为及健康风险的研究,有助于提高产地土壤环境质量及中药材品质,科学地规划经济发展,为推动中药材产业可持续发展提供理论依据。在充分调研文献的基础上,以不同产区（道地与非道地）白芍和牡丹皮为研究对象,采集药材和土壤样品,利用水煎液模拟和连续逐级提取实验,以及电感耦合等离子质谱（ICP-MS）、电感耦合等离子发射光谱（ICP-AES）等实验手段,测定药材、水煎液和土壤中常量元素和微量元素含量及土壤的理化性质,分析了重金属元素的赋存状态,构建了两种中药的矿质元素指纹图谱,探讨了药材—水煎液体系元素的转移规律及土壤—药材体系元素的富集、赋存特征,分析土壤中矿质元素和pH值对药材品质的影响,系统评价了两种药材的环境健康风险,取得的主要成果如下:（1）研究了 6个产地的白芍和5个产地的牡丹皮药材及水煎液中多种矿质元素的分布特征,构建了两种药材的多元素指纹图谱,提供了各元素在两种药材中的基准值,显示出不同药材矿质元素的变化趋势及丰缺水平,示踪了药材产地来源。浙江磐安白芍中稀土元素的分布、四川中江白芍中Ba-Sr-Fe元素的分布及新疆石河子白芍常量元素的分布均显示出明显的地域特征。与其他产区相比,牡丹皮道地产区（铜陵和芜湖）药材中K、Mg、P、Na和Cr含量最低,Si元素含量最高,Cd含量超标,而主产区亳州牡丹皮中以Na、Al和Ca含量最高,Si含量最低。铜陵、芜湖、池州和宣城的牡丹皮中钾钠比为30,是亳州牡丹皮的3倍。在两种药材的水煎液中,亳州白芍水煎液微量元素总量最高,牡丹皮以亳州药材水煎液的矿质元素总量最高。（2）对比分析了白芍和牡丹皮药材及水煎液中矿质元素含量。白芍检验了53种元素,检出45种,其他8种元素含量低于检测限,总量为17276 mg/kg。牡丹皮检验了 54种元素,全部检出,总量为27306mg/kg。均以Ca元素含量最为丰富,其次是K。除了 P、Na和Pb以外,其他42种元素在牡丹皮中含量远高于白芍,显示药材牡丹皮中元素种类及含量都比白芍丰富。在两种药材水煎液中,牡丹皮水煎液检验了 54种元素,检出48种,总量为6651 mg/kg。白芍水煎液检验了 53种元素,只检出36种,总量为2599 mg/kg。两种水煎液中K都是含量最为丰富的元素,其次是Ca。除了 Na在白芍水煎液中含量高于牡丹皮,其它元素在牡丹皮水煎液中的含量都远高于白芍。除了 Na、Si、Cd和Ti的转移率在白芍中高于牡丹皮以外,其他32种元素均在牡丹皮中转移率高,说明这些元素在牡丹皮中更易进入水中。此外两种药材及水煎液中的稀土元素分布均符合Oddo-Harkins定律,显示出轻稀土富集。（3）系统研究了牡丹皮道地产区（芜湖和铜陵）、池州、宣城和亳州的根际土壤中矿质元素的分布特征,对比分析不同产地药材生物富集能力,全面剖析重金属元素在不同产地环境介质中的赋存形态和迁移规律,阐明土壤中各元素含量及pH值对牡丹皮矿质成分的综合影响,土壤的pH值可以作为药材牡丹皮Cd超标的指示剂。（4）药材白芍满足重金属及有害元素限量要求。部分产区牡丹皮中Cd浓度超标,在芜湖、铜陵、池州和宣城的牡丹皮中Cd主要以低活性的NaCl提取态存在,而在主产区亳州牡丹皮中高活性水溶态Cd占比较高。服用中药,多以水煎液形式进入人体,通过环境健康风险评估,牡丹皮和白芍对人体不会产生高致癌风险。