重金属污染是水环境安全、环境生态修复学与农业生态安全领域的重点研究对象。首先，重金属污染具有隐蔽性、持久性、难以修复性、生物富集和放大作用的独特污染特征。其次，在农业生产、城市化进程、交通运输以及工矿企业生产过程中产生的大量重金属污染物，可以通过不同途径在土壤中富集，甚至超过土壤的自净能力。最后，土壤重金属与农业生态安全和人类健康密切相关。土壤重金属的毒害作用直接影响了农作物产量和质量，环境中的重金属最终会通过食物链进入人体，从而威胁人类的健康。但是，目前国内外针对重金属非点源污染的研究还相对较少，因此，研究重金属非点源污染具有重要的科学与实践意义。　　 本研究以关中盆地重金属非点源污染负荷为研究对象，综合分析研究区表土样品重金属含量实测数据、降水数据及侵蚀输沙等相关数据，通过数学模型模拟估算研究区重金属非点源污染负荷。首先，本研究于2009年下半年采用网格布点和随机均匀布点相结合的方法采集研究区表层土样382个，运用X射线荧光光谱仪分析样品Cu、Pb、Zn、Cr、As、Ni等重金属元素含量。其次，通过地理信息系统(ArcGIS10)普通克里金空间插值分析，结合数理统计分析方法，分别分析了研究区降水量多年平均、年际和年内变化特征，以及径流、输沙年际变化特征和土壤重金属水平空间分布特征。最后，在借鉴营养元素非点源污染的研究方法、输出系数模型和侵蚀产沙模型等研究的基础上，通过数学模型模拟方法，分别估算了研究区随降雨径流溶解迁移、随水沙携带迁移的Cu、Pb非点源污染负荷。主要结论如下:　　 (1)关中盆地表土的Cu、Zn、Pb、Cr、As、Ni平均含量分别为29.85 mg/kg、82.40 mg/kg、30.90 mg/kg、65.29 mg/kg、11.78 mg/kg、30.16mg/kg。从空间分布来看，南部地区重金属含量总体高于北部，但As含量南部低于北部。Cu和Zn、Cr和Ni空间分布特征具有较强的相关性。秦岭北麓山谷重金属含量最高，丘陵最低，平原、黄土塬沟谷居中。城市化进程明显影响了土壤重金属的空间分布特征。城市城区为重金属空间分布的高值区，由此向周边辐射（例如:宝鸡、咸阳、西安、铜川，渭南市除外）;Cu、Zn、Pb、As均表现出由城区经城乡结合带向乡村衰减的过程，Cr城乡结合部＞乡村＞城区，Ni乡村＞城乡结合部＞城区。在城市，Cu、Zn、Pb、Ni含量，庭院绿地＞道路绿化带＞广场绿地，Cr道路绿化带＞庭院绿地＞广场绿地，As庭院绿地＞广场绿地＞道路绿化带＞;在乡村，Cu、Zn、Cr在菜地含量最高，Pb在林地最高，As、Ni在农田最高;Cu、Pb、Cr在果园含量最低，Zn在农田最低，As、Ni在菜地最低。　　 (2)对关中盆地重金属非点源污染负荷的模拟研究表明，区域污染负荷存在明显空间差异，该差异是在不同的自然环境（诸如降水，植被类型等）与城人类社会经济活动（城市化进程，水土保持措施等）综合作用下形成的。关中盆地2010年Cu非点源污染随降雨径流溶解迁移的平均污染负荷为18.890×10-6t/km2，随水沙携带迁移的Cu平均污染负荷为28767.47×10-6t/km2。高负荷区主要分布在宝鸡市、西安市、周至县、华县城区，随降雨径流溶解迁移的Cu污染负荷在28.772×10-6～50.746×10-6t/km2之间，随水沙携带迁移的Cu污染负荷在43816.92×10-6～77279.98×10-6t/km2之间;低负荷区主要分布在眉县-杨凌-乾县-永寿县一线及周边，随降雨径流溶解迁移的Cu污染负荷在在14.322×10-6～16.760×10-6 t/km2之间，随水沙携带迁移的Cu污染负荷在21810.28×10-6～25523.11×10-6t/km2之间。南部地区较北部地区要高。关中盆地Pb随降雨径流溶解迁移的Pb平均污染负荷为0.450×10-6 t/km2，随水沙携带迁移的平均污染负荷为29936.95×10-6t/km2。高值区主要分布在宝鸡市渭滨区、西安市城区、华阴市及周边地区，随降雨径流溶解迁移的Pb污染负荷在0.5613×10-6～0.9642×10-6t/km2之间，随水沙携带迁移的Pb污染负荷在37368.38×10-6～64185.97×10-6t/km2之间;低值区主要分布在眉县-杨凌-乾县-永寿县一线及周边，随降雨径流溶解迁移的Pb污染负荷在0.2685×10-6～0.3585×10-6t/km2之间，随水沙携带迁移的Pb污染负荷在17873.53×10-6～23862.86×10-6t/km2之间。南部地区较北部地区要高。