本研究利用x射线荧光分析仪(XRF)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)等技术,对湘江株洲-长沙段河床沉积物进行稀土元素和重金属元素地球化学分析。结果表明,湘江株洲长沙段稀土元素总体含量变化较大,但在不同沉积柱的沉积物中,不同稀土元素的含量变化规律趋于一致。沉积物REE配分模式曲线都呈轻稀土富集、重稀土相对亏缺、存在明显的Eu负异常的右倾型模式。沉积物稀土元素和其他微量元素地球化学示踪分析显示：河床沉积物主要来自于上游的花岗岩及古生界、中-新生界的沉积岩,是花岗岩与沉积建造风化产物的二元混合。但株洲段沉积物可能有更加复杂的物源,其物源的复杂性可能与该处更为强烈的人为作用(化工、冶炼等)有关。沉积物重金属元素含量分析结果表明：株洲段沉积物中,Mn、Cu、Pb、Zn等重金属的含量变化较大,长沙段沉积物中,Ba、Cr、Mn、PK、Zn等重金属的含量变化较大。重金属综合富集指数(EI值)显示,株洲段ZX、ZU沉积柱之沉积物有完全不同的重金属富集特征,Pb、Zn等重金属达到极度富集。湘江株洲、长沙段沉积物重金属污染的富集因子(EF)和地累计指数(Igeo)评价结果显示,沉积物重金属污染以V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ba、Pb、Th、U等构成的元素组合为特征。其中,株洲段沉积物相对于长沙段沉积物,其Pb、Zn、Cu等重金属污染程度更大。总体上,株洲段沉积物重金属污染的元素种类多,污染程度高。稀土元素与重金属元素主成分分析结果显示,沉积物重金属、稀土等微量元素大致可分为两类：稀土元素Eu与亲硫-亲铁的重金属元素为一类,在沉积物中既有自然来源又有人为来源。重金属富集越明显的区域Eu负异常越剧烈,揭示沉积物的Eu负异常除了与源区岩石有关外,还可能与人为因素有关。沉积物主要稀土元素参数∑REE、δEu和δCe与地累计指数(Igeo)的Pearson相关性分析结果显示,在重重金属污染河段,稀土参数∑REE、δEu和δCe与重金属污染程度都有一定的相关关系。沉积物稀土总量∑REE、δEu和δCe值可用作指示沉积物不同重金属元素污染的指标。