土壤重金属环境风险与其生物有效性密切相关，而土壤重金属生物有效性主要取决于其赋存形态。因此，形态分析在重金属风险评估和控制修复过程中至关重要。基于化学提取剂的重金属形态分析方法应用广泛，但由于化学提取剂缺乏选择性，无法准确表征重金属形态。基于同步辐射的X射线吸收光谱(XAS)等技术可以从分子原子水平表征重金属形态结构，并且具有灵敏、原位、不破坏样品的特点，近年来发展迅速。本课题组长期与北京同步辐射国家实验室(BSRF)和上海光源(SSRF)合作，发展了K-边和L-边XANES谱联合的重金属分子形态表征方法，以及μ-XRF和STXM联合的重金属微区分布特征原位表征方法；系统阐明了水稻土壤根际重金属和硫的协同转化规律及硫氧化还原菌作用机制；揭示了海州香薷等金属富集植物对铜的累积转化与解毒机制，以及对氧化铜纳米金属颗粒的吸收累积和形态转化机制。由于同步辐射技术在环境中污染物形态结构、空间分布等研究方面具有独特优势，极大地推动了土壤分子环境科学的发展。进一步的突破将有赖于同步辐射时间和空间分辨技术的发展，以及与生物技术等其它技术的联合。