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环境磁学是地球科学和环境科学领域的重要研究手段。瓯江是浙江省第二大河流,对区域地质地貌发育、气候与环境演变具有重要意义。本研究对瓯江流域进行系统表层沉积物采样,对其进行系统的环境磁学测量,并结合粒度、地球化学和漫反射光谱(DRS)分析,研究沉积物磁性特征对河流水动力变化和物源变化的响应,并探讨磁学手段诊断河流重金属污染的可行性及其机制。主要结论如下：假单畴-多畴(PSD-MD)颗粒的亚铁磁性矿物磁铁矿主导了瓯江沉积物的磁性特征。但不完整反铁磁性矿物的贡献仍然存在,尤其是在瓯江上游河段不完整反铁磁性矿物(如赤铁矿等)含量较高。水动力条件控制的沉积物粒度特征对磁性特征具有显著的影响,细颗粒的单畴(SD)和超顺磁(SP)磁性矿物在粘土和细粉砂中富集,磁性参数χfd%,χARM,χARM/χ,χARM/SIRM与粘土含量具有显著正相关,可以作为粒度和水动力的代用指标。磁化率χ与粗粒级组分含量和平均粒径呈显著正相关,分粒级基础上的磁性测量也证实磁性矿物主要赋存于粗粒级组分沉积物中。沉积物粒级越粗,磁性矿物含量越高,这是因为主导瓯江沉积物磁性特征的粗颗粒假单畴-多畴(PSD-MD)磁性矿物主要在粗粒级(砂)组分中富集。自瓯江上游至河口,随着水动力作用减弱和稳定,粗粒级组分沉积物及其携带的磁性矿物难以长距离搬运,优先沉降,磁性矿物含量下降,磁性颗粒变细,体现了河流沉积物磁性特征对水动力分选作用的响应。瓯江河流段(上游至潮区界)和感潮河段(潮区界至河口)沉积物在粒度、磁学和地球化学特征上均具有显著的差异,显示二者的沉积物源具有差异。河流段沉积物具有高K、低Mg的地化特征和磁性矿物含量高且颗粒粗的磁性特征,较高的不完整反铁磁性矿物(赤铁矿、针铁矿等)与该河段以红壤、黄壤为主的土壤类型一致,这体现了瓯江本源物质的特征。而感潮河段由于受到强大的潮流作用影响,一方面上游物质被潮流作用阻挡,同时海域来沙随潮流进入下游河道,成为瓯江下游感潮河段的重要物质来源,在此泥沙混合过程中磁性矿物含量下降,颗粒变细。瓯江口外海域泥沙则主要来自于浙闽沿岸流向南输送的长江泥沙,感潮河段下游沉积物与长江输沙物质与高度相似性,指示其沉积物接受长江输沙物质补给。磁性参数之间及其与其他参数的组合,如退磁参数S-100mT与饱和等温剩磁(SIRM), S-100mT与Mg、S-100mT与特征元素比值Mg/K等,非磁滞剩磁磁化率χARM与≤16μm粒级(粘土和细粉砂)含量等,能够清晰的指示瓯江感潮河段下游与河流段沉积物的物源差异性及其与长江物质的物源继承性。总体上结合磁学、粒度和地球化学特征,发现和证实瓯江感潮河段下游沉积物以海域泥沙(主要为长江物质)补给为主,河流段以陆源碎屑物质补给为主,感潮河段上游处于过渡区域,推测其在旱季以海域泥沙为主,雨季上游河流段泥沙贡献上升。自瓯江上游向河口,沉积物中重金属元素含量和污染程度提高,磁性参数百分频率磁化率χfd%, χARM,χARM/χ,χARM/SIRM与重金属含量和污染程度具有较强正相关,可能指示了细颗粒亚铁磁矿物对重金属具有吸附作用,也可能是二者均在细粒级沉积物中富集导致。而χ、SIRM的变化与重金属含量无关。磁性特征与重金属污染关系复杂,加之复杂的沉积动力环境和物源变化,在瓯江沉积物中进行重金属污染的磁学诊断非常困难,需加强对二者关联机制的探讨。