龙江-柳江-西江流域具有地质背景差异化（喀斯特地貌由强到弱）、产业结构多样化（矿山、制造业、农业等）、城市分布集中（流经9座城市）等特点,其水化学组成和重金属含量分布由地质、气候、人类活动、元素性质等多因素所决定,可能会通过河流-环境-粮食-健康的转移链构成对流域经济与社会的持续影响。鉴于此,分别于2015年4月和10月采集了龙江-柳江-西江流域38个点位的共70份水样和70份沉积物样。测定水样的基本物化指标、主要离子浓度、重金属浓度和沉积物重金属含量并分别讨论其时空分布特征。结合多种统计学方法分别分析水体主要离子、重金属以及沉积物重金属的来源。基于来源分析事实,分别采用不同的方法揭示水化学组成的控制过程,评价水体重金属经饮水途径产生的健康风险,判断沉积物中重金属的污染程度。结果表明:龙江-柳江-西江流域水体呈弱碱性,EC、TZ-、TZ⁺、TDS和TH的均值空间分布都表现为龙江段>西江段>柳江段,水化学类型为HCO^-₃-Ca²⁺型。离子来源分析表明,Ca²⁺、Mg²⁺与HCO^-₃受碳酸盐岩溶解的影响;SO^2-₄、NO^-₃和Cl^-受酸沉降和生活污水排放的影响;K⁺和Na⁺受硅酸盐岩风化的影响。作为典型的喀斯特地区,研究流域不同的下伏岩层分布决定了相应江段碳酸盐岩风化控制作用的强弱,从而决定了流域水化学组成的空间差异性。流域表层水体中,重金属的含量远低于国家相关指标和国内其他流域的报道值。来源分析表明,Ni、Cu、Zn、Cr和Tl主要受地球化学过程影响,As、Cd、Sb和Pb主要受矿山活动、工业排放和交通污染的影响。致癌风险在空间分布上表现为:龙江段>西江段>柳江段,重金属对致癌风险的贡献大小为:Cr>As>Cd。非致癌风险远小于致癌风险。各个江段的人均年健康风险值均略微超过或接近部分机构所推荐的最大可接受风险水平值,需引起关注。研究流域沉积物重金属平均含量顺序为:Zn>Pb>Cu>Ni>Sb>Cd,龙江段的含量相对较高。来源分析表明,Ni和Cu主要为自然来源,Zn、Cd、Sb和Pb主要为矿山污染、工业排放和交通污染等人为来源。沉积物中,Ni和Cu的污染程度较低,Pb和Zn具有较强生态危害,Cd和Sb的潜在生态危害最为严重。污染高发地主要集中在龙江段河池市内。综合来看,龙江-柳江-西江流域的水化学组成呈现出典型的喀斯特地貌水质特征,来自地表侵蚀、矿山开采、工业排放、交通污染、农业污染等多输入源的重金属主要富集于河流沉积物中,并且因为流域产业结构的分布而呈现出独有的时空分布特征。