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土壤Cd、Pb、As均为生物非必需元素，对作物生长具有较大的生态毒性，并且可被植物吸收进入食物链而对人体健康造成危害。黑土作为东北地区的主要耕作土壤，局部地区己受到Cd、Pb、As污染。本文以东北农田黑土为环境介质，以Cd、Pb、As为研究对象，综合研究农田黑土中Cd、Pb、As的环境行为及其生态效应，为农田黑土重金属污染的治理和地区农业的可持续发展提供理论依据。
黑土区耕层土壤Cd、Pb、As含量的平均变异程度为：Cd>Pb>As。土壤Cd含量较高的区域主要分布于煤矿区周围；土壤Pb含量高的样点主要分布在城郊及公路两侧的农田：矿区周围和城郊农田土壤中As含量相对较高。
污染黑土中酸可提取态Cd占全量的比例高于Pb，水溶态As的含量相对较低。Pb以有机质结合态存在的量较大，与有机质形成较多的络合物。外源Cd在土壤中的存在形态以交换态和残留态为主，交换态所占比例随投加水平的升高呈增大趋势；外源Pb的存在形态以残留态为主；外源As的无定型铁铝氧化物结合态所占百分比较高。
交换态Cd、Pb和水溶态As对油菜地下、地上部干重的负作用贡献最大；碳酸盐结合态Cd、Pb和吸附交换态As对油菜地上及地下部分吸收各元素的贡献最大。与非根际环境相比，油菜根际环境中Cd、Pb、As的F1、F4形态的含量占总量的比例均明显增加。外源HA和FA处理下，Cd、Pb的F1形态的比例均增加，提高了其生物可利用性，而As则相反。有效态Cd、Pb、As的剧烈变化主要发生在HA和FA投加后4 h以内，随时间的推移逐渐趋于稳定。
单一元素污染下，Cd、Pb、As在盆栽油菜中的含量分布为：地下部分>地上部分。与Cd、As相比，Pb向地上部分的迁移率相对较小。土壤Cd、Pb、As暴露下，大豆根(幼茎)的EC50(半抑制浓度)分别为212.59(476.70)mg·kg-1、528.53(828.69)mg·kg-1、208.60(299.03)mg·kg-1。其中，As的生态毒性最强，Pb最弱。元素的生物累积与作物种类和土壤中元素浓度有关。
Cd+Pb，Cd+As和Pb+As的复合暴露对大豆根(幼茎)生长产生了3种类型的交互作用。3种元素复合暴露导致其毒性增加，对根和幼茎的生长分别产生了加和作用和协同作用。Cd、Pb、As复合暴露下，单一元素的生物累积量受土壤中Cd、Pb、As交互作用的影响。
吉林省部分农田黑土Cd含量具有较高风险，土壤Pb为一般风险，As的风险相对较小。煤矿区农田土壤具有一般潜在风险，土壤中Cd、Pb、As分别于68年、175年和120年后将达到临界含量。煤矿区土壤Cd、Pb、As缓变型地球化学灾害的风险表现为，约有40.0～53.3％的面积中TRCPcd(Cd的可释放总量)、33.3～46.7％的面积中TRCPPb和33.3～60.0％的面积中TRCPAs超过缓变型地球化学灾害的临界点值，具有爆发缓变型地球化学灾害的可能性。