为调查湟水河西宁段表层沉积物中重金属元素地球化学特征及其潜在来源,采集了湟水河西宁段28个表层沉积物样品,运用电感耦合等离子体质谱仪和测汞仪测定了沉积物中重金属元素含量及Pb、Hg同位素比值。用统计学方法、污染负荷指数法、潜在生态风险指数法对湟水河西宁段表层沉积物中Cr、Hg、Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd的空间分布特征及污染情况进行解析;采用相关分析、主成分分析法及Pb、Hg同位素分析对湟水河西宁段表层沉积物中重金属元素进行源解析,主要研究结果如下:（1）湟水河西宁段表层沉积物中Cr、Hg、Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd含量从上游到下游明显增高;污染负荷指数法表明,湟水河西宁段沉积物重金属呈无污染—强污染状况,污染负荷程度为中等;潜在生态风险指数法表明,各重金属元素生态风险高低顺序依次为Hg＞Cd＞Co＞Cu＞Pb＞Ni＞Cr＞Zn,重金属综合潜在生态风险指数（RI）表明,中等生态风险以上等级的样品占96.43%,且湟水河西宁段表层沉积物中各重金属生态风险指数在综合指数中占主导地位的为Hg。（2）湟水河西宁段表层沉积物中稀土元素总含量为89.75～217.58mg/kg,平均值为153.56mg/kg;28个样品的稀土元素含量变化较为一致,组成特征变化较小,轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损,Eu呈中等程度亏损,Ce呈无异常;沉积岩及矿物组成对湟水河西宁段表层沉积物中稀土元素的组成起到了控制作用,化学风化对稀土元素的组成无影响;湟水河西宁段表层沉积物的稀土元素特征参数、大陆上地壳和球粒陨石标准化配分模式与青海土壤、黄河沉积物配分模式接近,暗示了湟水河西宁段表层沉积物中稀土元素主要来源于湟水河流侵蚀搬运物,同时其为黄河沉积物中稀土元素提供部分物源。（3）湟水河西宁段表层沉积物中Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Hg可能受岩石、矿物的自然风化等自然源,工业生产排放的废水等工业源的综合影响;Cd主要来源于农业生产和工业活动;Cr主要受岩石矿物的自然风化等因素的影响。（4）Pb、Hg同位素结果分析表明,Pb主要受土壤母质等自然源影响,人为活动对其影响较小;Hg元素主要受燃煤影响。