我国快速工业化导致产地土壤镉砷污染问题突出，威胁农产品质量安全和人体健康。稻米是我国人群膳食镉和无机砷摄入的主要来源。本研究通过大田试验、野外调查和流行病学调查，结合先进的质谱和光谱技术，探讨镉和砷在土壤-稻米-人体系统中迁移的关键生物地球化学过程，揭示了大米镉的化学形态和空间分布规律，评估了污染地区人群膳食镉摄入量，探讨了亚洲人群体内镉积累效率高于欧美人群的原因，在此基础上回答我国现行食品安全卫生标准（0.2 mg/kg）是否过严问题。对于稻米砷积累，本研究报道了稻米中广泛存在一种高毒性砷化合物，二甲基一巯基砷（Dimethylated monothioarsenate，DMMTA）, 该毒性化合物在传统的分析过程中未被检出，主要原因是传统方法在样品前处理和分析方法上存在缺陷。全球稻米中DMMTA存在非常大的区域差异，欧美国家稻米中DMMTA浓度要比亚洲稻米中DMMTA高。鉴于其高毒性，现行的食品卫生标准需要考虑DMMTA。