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砷(As)和锑(Sb)位于同一主族不同周期，具有一定相似的性质。As是高毒性和高致癌性的污染物，目前有关As土壤环境化学行为的研究比较多，而我们对Sb的认识相对较少。我国是世界上最大的锑矿生产国之一，锑矿又主要分布在以水稻为主要粮食作物的南方地区。近年来，随着需求量的增大，Sb的开采量增加，对矿区周边的土壤和植物造成了非常严重的污染;矿区Sb污染往往还伴随着As污染。如何通过水分管理的农艺措施影响污染土壤中Sb、As的生物有效性，继而减少水稻对Sb的吸收是本研究的目的。本文基于野外调查，结合高效液相-电感耦合等离子质谱仪(HPLC-ICP-MS)、激光剥蚀-电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)、微束X射线荧光扫描图谱(μ-XRF)、微束X射线近边吸收结构（μ-XANES）等分子环境手段探究了污染土壤上相应稻米中Sb和As形态;基于室内培养实验考察了不同水分管理对污染土壤中Sb和As形态的影响;基于水培实验，结合μ-XRF和μ-XRD等研究了根表铁膜对水稻吸收Sb的影响;最后基于温室盆栽实验，研究了不同水分管理对水稻吸收Sb的影响并初步探究了其中相应作用机制。主要结果如下: (1)基于野外调查分析了锡矿山周边土壤和相应稻米中Sb和As的污染状况。尽管该地区土壤中Sb污染高于As污染，但水稻各部分对As的吸收却大于Sb;研究发现基于土壤总Sb、总Fe、总Mn含量可以预测籽粒和茎叶中Sb的浓度;基于HPLC-ICP-MS分析了该区域水稻籽粒中As的形态，发现只有2个水稻籽粒中无机砷含量超标(0.2 mg kg-1)，稻米中DMA所占比例相对较高，水稻籽粒中无机砷仅占As总和的19％～63％，且无机砷含量和As总和呈线性正相关关系;我们进一步基于μ-XRF和μ-XANES等手段分析了As在稻米中As分布和形态，As主要分布在壳、糠及胚部，壳和糠中的As主要为无机砷，而胚部主要为As(Ⅲ)和DMA;基于LA-ICP-MS分析发现Sb也主要分布在壳、糠和胚部。 (2)结合传统的化学消化法、μ-XRF和μ-XANES等技术，分析了湖南锡矿山地区高Sb/As污染土壤中Sb和As的形态;结合室内培养和传统离位化学提取法研究了淹水和干湿交替处理对土壤中Sb和As形态和有效性的影响，并对其中的作用机制进行了阐述。结果表明:供试污染土壤中As主要以As(Ⅴ)价态存在，且土壤中As含量与铁(Fe)、钙(Ca)、硫(S)含量呈显著正相关（相关系数r分别为0.15、0.32和0.38）。与干湿交替处理相比，淹水处理使得土壤溶液中As和Sb浓度分别提高了0.99～2.67 mg L-1和1.77～50.6 mg L-1，无定形态铁氧化物含量增加了1.11 mg kg-1，土壤中Fe结合态As和Sb含量分别增加了9.22mg kg-1和121 mg kg-1。土壤中无定形铁氧化物含量与Fe结合态As和Sb含量呈显著线性正相关（决定系数r2分别为0.75、0.70），无定形氧化铁对Sb和As有较强的吸附作用，增加了Sb和As的固定。尽管淹水处理下土壤中无定形氧化铁含量增加，但铁锰氧化物的还原溶解释放Sb、As的影响更大，因此淹水增加而干湿交替则有效地降低Sb、As的移动性和有效性。 (3)基于水培实验研究了根表铁膜对水稻吸收Sb的影响。发现以水稻48 h根伸长为毒性指标，Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的EC50值分别为24μM和68μM，Sb(Ⅲ)的毒性大于Sb(Ⅴ);相同Sb浓度下，Sb(Ⅲ)处理中根和茎叶中总Sb浓度分别是Sb(Ⅴ)处理下的5.1倍和1.9倍;Fe(Ⅱ)诱导使水稻根表形成了一圈红色的铁膜，基于μ-XRF原位研究发现铁膜中氧化铁主要是一些无定形的氧化铁。连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)提取结果显示，铁膜中富集了大量Sb，且倾向于富集Sb(Ⅲ)，进一步我们基于μ-XRF分析了Sb在根表的分布，发现Sb主要是与铁膜结合固定在根表。铁膜显著降低了水稻根部Sb的含量(特别是Sb(Ⅲ)处理），但增加了茎叶部对Sb的吸收;铁膜增大了Sb的转运系数。 (4)基于温室盆栽实验，我们在添加Sb(Ⅴ)的乌栅土和红壤上种植水稻至成熟，并通过离位化学提取及HPLC-ICP-MS分析土壤液相、固相、铁膜和成熟水稻各部分不同形态Sb的含量。结果表明:淹水处理下，乌栅土和红壤溶液中Sb以Sb(Ⅲ)为主，Sb(Ⅲ)％(Sb(Ⅲ)占总Sb百分比）随时间分别增大到57.7％和86.4％，土壤增加了对Sb的吸附，因而总Sb浓度低于干湿交替处理(几乎全部以Sb(Ⅴ)存在）。相应地，淹水时土壤固相中的Sb也以Sb(Ⅲ)为主要存在形态，红壤处理下土壤Sb(Ⅲ)％大于乌栅土处理;干湿交替时Sb(Ⅲ)％下降，但红壤中仍然有56.5％的Sb为Sb(Ⅲ)。DCB提取根表铁膜发现，作为土壤-水稻根部的界面，在淹水处理下生成量更大，富集的Sb也越多，因此根部和茎叶的Sb浓度相对于干湿交替处理要高。但干湿交替处理下籽粒Sb浓度反而较低。结合HPLC-ICP-MS的结果，铁膜、茎叶中的Sb以Sb(Ⅲ)为主，但根中却以Sb(Ⅴ)为主，可知Sb形态的变化和水稻对不同形态Sb吸收的倾向性是导致籽粒中Sb含量多少的原因。