改革开放以来，我国城镇化和工业化进程不断加快，促进经济发展的同时也带来了一系列环境问题。在城镇化快速发展的过程中，农田土壤，尤其是在城乡交错区域，正遭受着有史以来最为强烈、持久的人为活动的影响。在影响土壤和农产品质量的诸多因素中，重金属因其有毒性、不可生物降解和持久性受到人们的广泛关注，土壤重金属污染已成为国内外生态科学、环境科学、地理科学等学科的共同研究热点。因此，在人为活动干扰强烈的快速城镇化地区开展重金属的环境地球化学研究对于农田土壤的保护与利用、农产品的安全生产布局等有重要意义。　　长三角地区是我国最早的农业区之一，同时也是经济最发达的地区之一。近三十年以来，该地区的快速城镇化、城镇化与集约农业化进程，不可避免地对土壤环境造成了巨大冲击。本研究以长三角中部典型快速城镇化地区—常熟市为研究区域，通过长期采样、分析，运用地统计、多元统计和风险评估等方法，系统研究了土壤重金属的时空分布特征、污染现状、来源、迁移、空间相关性和健康风险，并对土壤重金属的快速监测进行了拓展研究，获得了以下主要结论:　　(1)2000-2014年间，部分土壤重金属和理化指标发生了显著的时间变化，且部分重金属呈轻度污染。其中，Hg随时间的变化趋势较为明显，先在2000-2006年显著上升而后2006-2014年显著下降，含量分别为0.331、0.475和0.297mgkg-1;Cr呈轻度积累，2014年常熟地区Cr含量为64.9mgkg1;Ni和Zn则在2014年有所下降，均值分别为29.5和81.9mgkg-1。土壤理化性质中，pH先由6.40下降至6.26后上升到6.64;TN则相反，含量分别为1.74、1.92和1.75gkg-1;磷素和钾素呈逐步积累趋势，2014年速效磷和速效钾已达20.7和105mgkg-1。其余重金属和理化性质无明显时间变化趋势。水稻土中各重金属元素含量普遍高于潮土。各重金属元素在常熟南部含量较高，不同时期分布规律大体一致。常熟市农田土壤中Cd、Cu、Hg和Zn积累较为明显，其中Cd在2000、2006和2014年的超标率分别为3.20％、1.90％和2.00％，Hg在三个时期的超标率分别为17.5％、30.2％和14.1％，且存在一定的潜在生态风险，而Cr、Ni和Pb积累较轻，生态风险亦较低。Hg的时间变化可能与pH、全氮等理化性质的变化、燃煤和土地利用方式改变有关。　　(2)工业活动是造成常熟土壤重金属积累的主要原因。相当长的时间内，工业废气仍将是常熟市农田土壤重金属的主要来源之一，而农业投入品带来的重金属亦不容忽视。Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等重金属之间呈显著正相关关系，而Ni与Fe、Ti等元素亦显著正相关关系，说明土壤重金属存在不同来源。主成分分析和地统计分析表明，常熟市农田土壤重金属来源主要有工业源和母质源，工业源贡献了常熟地区农田土壤50％以上的Cd、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn，以及约30％的Ni。长期施用磷肥亦可导致农田土壤Cd的积累，但不是常熟市Cd积累的主要原因。　　(3)区域土壤-小麦系统重金属的含量、空间分布和预测研究显示，小麦籽粒中Cd等元素均呈现一定程度的积累，其中8.1％的Cd、1.0％的Cu、4.0％的Ni、2.0％的Pb和14.1％的Zn含量超过相应国家标准。多数情况下常熟地区居民食用小麦带来的重金属健康风险并不显著，但对于Cd等要进一步重视并监测。小麦和土壤中的Cd、Cu、Ni和Zn呈相似的空间分布，而Pb则有着相反的空间分布规律。土壤理化性质与小麦籽粒重金属存在显著空间关系。空间交叉函数则进一步定量证实了上述空间关系。运用一系列回归模型对小麦Cd进行了预测，最高回归系数达到0.650，可帮助农民通过一定的农艺措施例如调节pH或者种植低积累品种来减轻重金属危害。　　(4)便携式X射线荧光光谱仪(PXRF)是一种快速有效的土壤重金属测定方法，且可用于原位土壤重金属快速监测。PXRF检出限分别为As∶5.7，Cr∶22.5，Cu∶10.6，Ni∶21.6，Pb∶8.1，Zn∶10.4mgkg-1。原位测定时Cr、Ni、Pb和Zn可以达到定量水平;经过风干磨细处理，Cr、Cu、Ni、Pb和Zn在实验室条件下可以达到定量水平，说明X射线荧光光谱法适用于土壤重金属的快速测定与评价。水分对于PXRF测定结果具有“稀释”作用，原位条件下土壤含水量＜15％时与＞25％时样品的平均相对误差分别为-17％与-31％;实验室条件下土壤含水量从风干土水平提高到30％，测定的平均相对误差由10％变为-24％。土壤水分升高可能会导致数据质量和准确性降低，建议原位测定时控制土壤含水量在25％以内。杨园地区土壤Cu、Ni、Pb和Zn积累明显。空间分析和多元统计分析显示，Cr、Cu、Ni、Pb和Zn主要受工业活动和交通活动影响，而As主要是受母质影响。