随着土壤污染的不断加剧，土壤污染过程与风险管理研究得到重视。土壤中污染物的化学形态、迁移性及生物有效性为土壤污染过程的重要研究内容；污染土壤的风险评估、修复技术研发及应用、污染物的土壤环境质量基准制定是污染土壤风险管理的主要内容，为具体场地的污染鉴定、风险表征、修复决策及后续管理提供理论基础、技术保障和法规依据。本论文研究土壤重金属的化学形态和作物吸收，推导不同土地利用方式下区域土壤环境质量基准，并对污染土壤修复决策支持系统进行了初步研发。在土壤重金属化学形态方面，比较研究了不同中性盐提取剂对土壤重金属和可溶性有机碳(DOC)的提取效果，并结合多表面模型对提取液中的自由态重金属进行了预测与验证分析；验证了道南膜技术(Donnan Membrane Technique，DMT)对土壤溶液中自由态重金属的测定，并在此基础上探索建立了DMT用于溶液体系中汞(Hg)化学形态测定的方法，尝试构建了不同形态Hg的跨膜扩散机理模型。在土壤重金属的作物吸收预测与基准研究方面，在收集国内现有相关数据的基础上，揭示了不同作物类型的重金属富集系数分布规律，探讨了运用多元回归模型建立不同土壤pH条件下农田土壤镉(Cd)环境基准的可行性；基于综合暴露吸收生物动力学模型(IEUBK)和成人血铅(Pb)模型(ALM)推导了居住及工业/商业用地土壤Pb环境基准。在污染土壤修复决策支持系统方面：在引进荷兰REC模型[风险削减(Risk reduction)、环境效益(Environmental merit)和修复费用(Cost)]基础上，建立了开发农村污染场地修复决策支持系统，并结合某重金属复合污染高风险区进行了实例研究。本研究的主要结果归纳如下：　　 (1)采用0.01 mol L-1 CaCl2、0.002 mol L-1 Ca(NO3)2和超纯水(UPW)三种提取剂对我国南方两种典型重金属污染农田土壤进行提取试验；同时应用土壤重属固液分配多表面模型(Multi-Surface Model)预测了提取液中重金属浓度；结合道南膜技术(DMT)测定了Ca(NO3)2提取液中自由态金属离子浓度，并与ECOSAT模型计算值进行了比较。结果表明，增加提取剂Ca2+浓度显著提高了土壤重金属溶出率，而提取液pH值、DOC浓度却随溶液Ca2+浓度增加而降低。多表面模型对大部分土壤提取液中金属浓度有较好的预测效果，对部分土壤提取液中铜(Cu)、锌(Zn)、Pb浓度的预测效果较差。DMT测定的Ca(NO3)2提取液中自由态重金属浓度与模型计算值较为一致，能够准确地测定土壤溶液中自由态重金属离子浓度。　　 (2)探索并建立了溶液体系中Hg化学形态的DMT测定方法。结果表明，0.01 mol L-1CaCl2作为背景溶液时，跨过阳离子交换膜的Hg主要形态并非阳离子而是HgCl20、HgCl3-、Hg在阳离子交换膜内扩散是限制Hg跨膜传输的主要因素。Hg在阳离子交换膜内的吸附除静电吸附外还存在结合力更强的化学吸附，成为限制道南膜技术用于Hg形态测定的主要因素。采用动态DMT方法，缩短试验时间至8h以内，可在一定程度上降低Hg的化学吸附，为DMT方法测定土壤溶液体系中Hg的化学形态提供可能。此外，还采用DMT测定了2 mmol L-1Ca(NO3)2溶液体系中Hg化学形态。结果表明，Hg2+和Hg(OH)20都表现出在阳离子交换膜上的强烈吸附，供端(Donor)Hg损失达50％以上；由于大量的Hg滞留在阳离子交换膜内，在计算受端(Acceptor)Hg浓度时引入滞留系数补偿供端Hg的损失，在一定程度上预测了简单体系中Hg的化学形态。　　 (3)通过收集现有文献资料，统计土壤、稻米/小麦籽粒的As、Cd、Pb含量的数据，将数据分成土壤污染调查数据和添加金属盐的试验分析数据两类，分别计算金属的植物富集系数(PUF)，研究了PUF的分布特征及规律。结果表明，基于污染调查数据计算的稻米对As、Cd、Pb的PUF中值和全距分别为：0.026(0.004～0.090)、0.150(0.014～1.470)、0.005(0.001～0.031)；基于添加盐试验分析数据计算的稻米对As、Cd、Pb的PUF中值和全距分别为：0.010(0.003～0.033)、0.360(0.056～1.700)、0.002(0.001～0.019)。基于污染调查数据计算的小麦籽粒对As、Cd、Pb的PUF中值和全距分别为0.010(0.001～0.110)、0.190(0.030～2.110)、0.017(0.001～0.075)；基于添加盐试验分析数据计算的小麦籽粒对As、Cd、Pb的PUF中值和全距分别为：0.010(0.003～0.028)、0.150(0.055～0.730)、0.001(0.001～0.014)。添加盐试验数据与污染调查数据得出的PUF跨幅有明显差异。PUF数值受土壤污染程度、环境条件及作物本身特性等因素的多重影响而不易精准预测，但ln(PUF)符合Gaussian概率分布(R2在0.38-0.94之间)。PUF概率模型可用于一般风险评估及土壤环境基准制定的保守风险概率计算，其前提条件是目标场地的污染程度等参数的取值必须在PUF概率模型推导时对应参数取值范围以内，并且场地土壤基本性质及作物生长的环境条件应比较一致。　　 (4)通过查阅国内现有Cd污染农田土壤和作物中Cd含量的相关资料，从88组研究中共收集到Cd污染农田土壤和作物中Cd含量对应数据509对。采用富集系数和一元回归模型的方法，预测了基于土壤Cd含量的作物可食部分Cd含量；采用多元回归模型的方法，预测了基于土壤Cd含量和土壤pH的作物可食部分Cd含量。结果表明，回归模型对作物可食部分Cd含量的预测效果明显优于富集系数中位值；回归模型95％预测上限对作物可食部分Cd含量的保守预测优于富集系数90分位值。土壤pH显著影响作物对Cd的吸收。影响模型回归效果和预测能力的主要因素是数据分布不均和数据量不足。模型对比后，选用多元回归模型的95％预测上限，推导了基于农产品质量安全的稻田和茎/叶类蔬菜用地土壤环境Cd基准。　　 (5)由于Pb对儿童的高度神经毒性，土壤环境Pb基准一般基于儿童血铅含量制定。通过收集国内现有资料，确定了符合我国国情的关键参数取值范围，其中空气、饮水中铅含量分别在0.12～1.0μg m-3、2-10μg L-1之间；0～6岁儿童饮食暴露途径铅摄入量约10～25μg d-1；育龄妇女血铅几何均值4.79μg dL-1，标准差1.48。采用国际上认可度较高的综合暴露吸收生物动力学模型(IEUBK)和成人血铅模型(ALM)，计算了我国居住用地和工业/商业用地土壤环境铅基准值分别为282 mg kg-1和627 mg kg-1，略低于英、美等国。参数敏感性分析表明，我国儿童平均铅暴露量明显高于发达国家，并且暴露场景与欧、美发达国家明显不同。　　 (6)REC模型从风险削减(R)、环境效益(E)和修复费用(C)三个方面分析修复方案的综合效益，可以更客观地评价不同场地污染控制和修复方案的优劣。本研究先对污染场地修复决策支持系统原理进行了阐述，分析了较为成熟的REC模型，并采用该模型对某重金属污染场地进行了实例应用。