土壤砷污染是当今全球十分严重的环境与健康问题之一。土壤砷形态及生物有效性研究是开展污染诊断、评估环境健康风险及开展砷污染土壤修复的重要依据。本文在总结国内外砷污染研究进展的基础上，采用根箱盆栽两种土培试验和室内培养实验相结合的研究方法，以冬小麦（华麦9号）、油菜（中油杂2号）为供试材料，研究土壤对砷的吸附解吸、砷在土壤中的存在形态、砷的气态损失、砷在植物中的积累与分布以及土壤生物学过程。主要获得结果如下：1．采用根箱土培试验以及平衡法研究冬小麦和油菜根际与非根际土壤对砷的吸附-解吸特性。结果表明随着外源加入砷质量分数的增大，土壤对砷的吸附量逐渐增大，吸附率下降；土壤对As⁵⁺的吸附大于As³⁺，外源砷浓度低时根际土与非根际土对砷的吸附差异不大，高于80 mg·kg^-1时差异明显，根际土壤吸附量高于非根际土壤。对砷的解吸量随着土壤对砷吸附量的增加而增加，解吸率下降：土壤对As³⁺的解吸量大于As⁵⁺。2．采用根箱土培试验和连续形态分析方法研究根际土壤中砷形态转化。结果表明，随着砷添加质量分数的增加，土壤中砷的形态发生了由残渣态向交换态、铁、钙、铝结合态的转化，使砷的生物有效性提高，对环境的潜在危害性增大。3．采用根箱与盆栽试验研究了不同施砷量对冬小麦和油菜砷吸收、积累和分布的影响，结果表明，土壤中施砷可增加冬小麦和油菜对砷的吸收，提高其富集系数，导致地上部、地下部砷的积累，且随着土壤中施砷量的增加而提高，但施砷可降低冬小麦和油菜的位移系数，即降低由地下部向地上部运输砷的质量比。砷能分布在冬小麦和油菜的各个部位，在冬小麦和油菜各器官中的分布规律为：根＞地上部＞籽粒。土壤中砷总质量分数及各形态质量分数（残渣态除外）与冬小麦、油菜根、茎叶中砷质量分数呈正相关性，而与鲜质量呈负相关性；当w(As⁵⁺＞60 mg·kg^-1；As³⁺＞20mg·kg^-1)添加量时，小麦鲜质量明显下降；当w(As⁵⁺＞80 mg·kg^-1；As³⁺＞40 mg·kg^-1)添加量时，油菜鲜质量明显下降。4．微生物的作用可以使土壤中砷转化为气态砷化物而挥发到大气中。研究了不同环境条件对砷污染土壤生物挥发的影响，结果表明：土壤中砷的含量越高，生物挥发的速率越大；土壤含水量也能影响生物挥发的速率，含水量过高或过低都会降低土壤中砷的生物挥发速率；同时，砷的生物挥发速率也受到环境温度的影响；两作物（冬小麦、油菜）对砷生物挥发无明显影响。5．采用根箱法进行土培试验，研究了冬小麦、油菜两种作物根际土壤中添加不同浓度的砷后，外源砷总量对5种土壤酶（脲酶、过氧化氢酶、中性磷酸酶、脱氢酶、多酚氧化酶）活性的影响，以及不同植物根际土壤中砷的化学形态特征及其与土壤酶活性的关系，结果表明，对于脲酶活性As⁵⁺处理浓度在0～160 mg·kg^-1时土壤脲酶活性表现为激活作用，在240 mg·kg^-1时脲酶活性降低，As³⁺处理浓度为0～80 mg·kg^-1时土壤脲酶活性表现为激活作用，大于80 mg·kg^-1时脲酶活性降低，在相同砷浓度处理下，冬小麦根际土土壤脲酶活性高于油菜根际土。砷污染对土壤多酚氧化酶、脱氢酶活性均表现为抑制作用，随砷处理浓度升高其活性下降。五价砷处理土壤酶活性高于三价砷处理。与土壤砷含量显著负相关。五价砷浓度在0～80 mg·kg^-1时对土壤中性磷酸酶活性表现为激活作用，大于80 mg·kg^-1时开始抑制其活性；三价砷处理对土壤中性磷酸酶活性均表现为抑制作用。砷污染对土壤过氧化氢酶活性均表现为激活作用，土壤过氧化氢酶活性随砷浓度的升高而显著升高，与土壤砷含量呈现显著正相关。6．土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、基础呼吸作用、土壤代谢商是表征土壤质量的重要指标，并且与土壤本身的理化性质有关。脱氢酶活性是土壤微生物种群及其活性的重要敏感性指标之一。通过室内培养，研究了冬小麦、油菜种植条件下外源砷不同添加水平(0～240 mg·kg^-1)对这两种作物根际土壤的微生物生物量碳及土壤基础呼吸作用、土壤代谢商、土壤脱氢酶的影响。研究表明随培养时间延长，土壤生物量碳、氮呈下降趋势，基础呼吸作用随砷浓度升高而加强。土壤代谢商随培养时间延长变化趋势不同。外源砷胁迫下土壤脱氢酶活性随砷处理浓度升高明显受抑制。相关分析表明，土壤砷含量与土壤微生物生物量碳、氮、脱氢酶在不同培养时期相关性不同。土壤微生物生物量碳、土壤微生物量氮、微生物商与土壤中有效态砷含量呈极显著负相关性。7．在实验室条件下，用传统的微生物培养法，研究了不同浓度的外源重金属砷对冬小麦、油菜土壤微生物区系及主要生理类群的影响。结果表明，砷对冬小麦、油菜土壤微生物数量的变化随外源砷浓度的增加而减少。好氧微生物中以放线菌所受抑制最大、真菌次之、细菌最小，油菜对根际土壤细菌的影响最大，放线菌次之，对真菌影响最小；小麦对根际土壤放线菌的影响最大，细菌次之，对真菌影响最小。根际与非根际土壤微生物数量的变化与土壤砷、有效浓度呈负相关，与有效砷浓度相关性高于总砷。同时引起了两供试土壤微生物群落功能多样性的下降，减少了能利用有关碳源底物的微生物数量、降低了微生物对单一碳源底物的利用能力，最终导致土壤微生物群落功能结构多样性发生变化。