经济的快速发展伴随着土壤重金属的污染状况日趋严重,重金属在土壤中的环境行为研究也逐渐受到了高度重视。土壤作为一个复杂的体系,包含着土壤有机质、金属氧化物和粘土矿物等的活性组分,这些土壤活性组分能够与重金属元素发生络合及氧化等反应,控制着重金属在土壤中的活性和生物可利用性。本次研究主要从平衡分布和动力学反应两方面对重金属在土壤中的环境行为进行了探讨。对于平衡分布方面,本研究着重探讨了在不同化学条件下,土壤组分和土壤有机质络合点位是如何控制重金属在土壤中的平衡分布行为。本研究采用了已发表文献中的数据,数据包含了分布在五大洲的98个土壤样品,涉及的重金属种类有Cd、Cu、Ni、Pb和Zn等五种元素。利用Windermere Humic Aqueous Model（WHAM）7计算重金属元素的固液相形态分布,通过分析模型计算与实验数据得到的金属溶液相浓度对数之间的均方根误差（RMSE）,对模型的预测性能进行评价。研究表明,WHAM 7能够合理地预测金属在各种化学条件下的平衡分布（Cd和Zn的RMSE均小于0.5,Cu、Ni和Pb的RMSE小于1.0）。土壤有机质在酸性和中性条件下为吸附重金属的主要组分,粘土矿物在低pH值条件下起主要吸附作用,铁氧化物可能在高pH值条件下与土壤有机质竞争吸附重金属。模型计算得到的结果表明,双齿络合物为所研究的五种重金属元素与土壤有机质发生吸附反应的主要产物。单齿络合物和静电外圈络合物主要在低pH值条件下生成,三齿络合物主要在高pH值下生成。模型的结果有助于准确预测重金属在pH为3.0至7.0条件下的土壤中的环境行为。在动力学反应方面,本研究发展了一个动力学模型定量地描述了Sb在MnO₂发生的Sb（Ⅲ）氧化反应和Sb（Ⅲ）/Sb（Ⅴ）吸附解吸耦合动力学行为,并评估了每个反应过程在控制整体反应速率中所起的作用。锑（Sb）矿区周边的Sb污染已经成为了十分严峻的问题,严重威胁着周围人类的健康。了解Sb在MnO₂-溶液的界面之间发生的动力学反应对预测Sb在土壤环境中的动力学行为是十分重要的。研究表明,Sb（Ⅲ）的氧化速率在反应的初始阶段非常快,并会随时间的推移发生明显的下降。对于吸附解吸方面,Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）在MnO₂上所表现的吸附解吸动力学行为互不相同。本次研究建立的模型能够解释在耦合动力学反应过程中Sb各形态的变化,包括Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）之间不同的吸附解吸动力学行为及Sb（Ⅲ）氧化速率的变化。研究为预测Sb在MnO₂上发生的耦合动力学行为提供了一个通用性的模型框架。