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土壤是人类进行农业活动的基础，是人类非常重要的自然资源，随着矿区资源的开发和利用，地方经济得到了极大的提高，但是同时也给环境带来了极大的压力和负担，土壤重金属的排放使土壤受到了不同程度的污染，而土壤重金属的污染又具有难移动、持留时间久及不能被分解这三点突出的特性，而重金属在土壤中所存在的赋存形态又是影响土壤生态风险的一个重要的指标。本论文以贵州省兴仁县高砷煤矿区周围农田土壤为研究对象，通过采样调查，应用内梅罗综合指数法（P综）、潜在生态危害指数法（RI）和地积累指数法（Igeo）对研究区土壤重金属污染水平进行评价，同时对研究地区当季的几种农作物进行健康风险的评价。此外，通过室内种子萌发实验，探索As(V)对几种蔬菜的胁迫效应。通过土壤的室内培养实验，初步明确磷石膏对土壤砷形态的影响。研究结果如下：
（1）研究区所采集的22个土壤样点中，14个土壤样点属于轻度污染水平，3个土壤样点属于中度污染水平，5个土壤样点属于重度污染水平。采集的土壤样点22个样点从单因子指数来看，所有样点均有As污染现象存在，As在当地的土壤污染覆盖程度较广；所有样点中均不存在Zn污染；Cd和Hg的点位污染率分别为31.8%和27.3%。采用平均地积累指数（Igeo）来对这几种重金属进行分级，按污染程度分级标准得到：As是其中污染最重的元素，污染级数达到2级（1~2），属于中度污染水平；Cu和Hg污染技术达到1级（0~1），属于无污染到中度污染水平；Zn和Cd均无污染。
（2）以单个重金属对环境产生的潜在生态危害系数Ei来看，As和Hg污染为中度生态危害，其均值分别为63.72和54.46；Cd、Cu和Zn为轻微生态危害，其均值为15.05、12.11和1.34。五种重金属的生态危害顺序为：As＞Hg＞Cd＞Cu＞Zn。以多个重金属造成的生态危害指数RI来看，RI＜100的土壤样点基本集中在离猫石头水库较远的交乐村，属于轻微污染程度；100≤RI＜200的区域主要集中在猫石头水库南侧，属于中度生态危害；200≤RI＜400的样点位于猫石头水库附近，其RI值变化范围在201~325之间。研究区域总体呈现距离矿区距离和主要灌溉水源区的距离越远，土壤重金属污染程度越轻的趋势。
（3）通过对采集作物中重金属的富集系数（BCF）进行统计分析得到：不同作物吸收重金属的差异因作物和重金属种类的不同而差异显著，作物对这几种土壤重金属吸收能力的强弱排序为：Cd＞Zn＞Cu＞Hg＞As，这几种作物对Cd平均富集系数值为5.0541，烟草对于重金属Cd的富集系数最高；作物对重金属Zn的平均富集系数值为0.5797，向日葵对重金属Zn的富集系数最高；作物对重金属Cu平均富集系数值为0.3153，玉米对重金属Cu的富集系数最高；作物对重金属Hg的平均富集系数值为0.2789，白菜对重金属Hg的富集系数最高；作物对重金属As的平均富集系数值为0.0145，白菜对重金属As的富集系数最高。
（4）作物中重金属含量与土壤pH值、Olsen-P（有效磷）、碱解氮、Ca含量等理化性质及土壤重金属含量密切相关，通过对作物中重金属含量与土壤理化性质的相关回归分析方程得到：As含量主要受到土壤中全Ca含量和土壤中总砷含量的影响；Cd的含量主要受到土壤pH值、土壤Olsen-P及其他重金属含量的影响；Hg含量则受到土壤中碱解氮含量和土壤Olsen-P含量的影响。采用目标危险商数法（THQ）模型评价成人及儿童摄入这几种作物的重金属健康风险。调查区域蔬菜的综合健康风险主要来源于As。就不同作物品种来看，人体健康风险评价从高到低依次为：辣椒＞油菜＞白菜＞玉米。
（5）小白菜、芥菜、油菜、生菜、玉米种子萌发在As(Ⅴ)的胁迫下，种子萌发率、根长、株高、叶绿素含量都收到了抑制，其中，玉米对于重金属As(Ⅴ)的耐受性最强，芥菜在As(Ⅴ)胁迫下种子萌发率下降最为明显，种子萌发后生菜在As(Ⅴ)胁迫下生长指标根长、株高下降最为明显。五种植物都表现出了根相比茎对砷的胁迫更加敏感的现象。
（6）磷石膏作为改良剂添加到土壤中进行土壤培养实验，土壤pH值会随磷石膏添加量的增加呈现降低的趋势，添加磷石膏处理土壤pH值总体较CK略有降低。磷石膏添加量的增加和土壤培养时间的延长都有降低土壤可溶态砷含量的作用，磷石膏添加量越多，土壤可溶态砷的含量及比例就越低。
（1）研究区所采集的22个土壤样点中，14个土壤样点属于轻度污染水平，3个土壤样点属于中度污染水平，5个土壤样点属于重度污染水平。采集的土壤样点22个样点从单因子指数来看，所有样点均有As污染现象存在，As在当地的土壤污染覆盖程度较广；所有样点中均不存在Zn污染；Cd和Hg的点位污染率分别为31.8%和27.3%。采用平均地积累指数（Igeo）来对这几种重金属进行分级，按污染程度分级标准得到：As是其中污染最重的元素，污染级数达到2级（1~2），属于中度污染水平；Cu和Hg污染技术达到1级（0~1），属于无污染到中度污染水平；Zn和Cd均无污染。
（2）以单个重金属对环境产生的潜在生态危害系数Ei来看，As和Hg污染为中度生态危害，其均值分别为63.72和54.46；Cd、Cu和Zn为轻微生态危害，其均值为15.05、12.11和1.34。五种重金属的生态危害顺序为：As＞Hg＞Cd＞Cu＞Zn。以多个重金属造成的生态危害指数RI来看，RI＜100的土壤样点基本集中在离猫石头水库较远的交乐村，属于轻微污染程度；100≤RI＜200的区域主要集中在猫石头水库南侧，属于中度生态危害；200≤RI＜400的样点位于猫石头水库附近，其RI值变化范围在201~325之间。研究区域总体呈现距离矿区距离和主要灌溉水源区的距离越远，土壤重金属污染程度越轻的趋势。
（3）通过对采集作物中重金属的富集系数（BCF）进行统计分析得到：不同作物吸收重金属的差异因作物和重金属种类的不同而差异显著，作物对这几种土壤重金属吸收能力的强弱排序为：Cd＞Zn＞Cu＞Hg＞As，这几种作物对Cd平均富集系数值为5.0541，烟草对于重金属Cd的富集系数最高；作物对重金属Zn的平均富集系数值为0.5797，向日葵对重金属Zn的富集系数最高；作物对重金属Cu平均富集系数值为0.3153，玉米对重金属Cu的富集系数最高；作物对重金属Hg的平均富集系数值为0.2789，白菜对重金属Hg的富集系数最高；作物对重金属As的平均富集系数值为0.0145，白菜对重金属As的富集系数最高。
（4）作物中重金属含量与土壤pH值、Olsen-P（有效磷）、碱解氮、Ca含量等理化性质及土壤重金属含量密切相关，通过对作物中重金属含量与土壤理化性质的相关回归分析方程得到：As含量主要受到土壤中全Ca含量和土壤中总砷含量的影响；Cd的含量主要受到土壤pH值、土壤Olsen-P及其他重金属含量的影响；Hg含量则受到土壤中碱解氮含量和土壤Olsen-P含量的影响。采用目标危险商数法（THQ）模型评价成人及儿童摄入这几种作物的重金属健康风险。调查区域蔬菜的综合健康风险主要来源于As。就不同作物品种来看，人体健康风险评价从高到低依次为：辣椒＞油菜＞白菜＞玉米。
（5）小白菜、芥菜、油菜、生菜、玉米种子萌发在As(Ⅴ)的胁迫下，种子萌发率、根长、株高、叶绿素含量都收到了抑制，其中，玉米对于重金属As(Ⅴ)的耐受性最强，芥菜在As(Ⅴ)胁迫下种子萌发率下降最为明显，种子萌发后生菜在As(Ⅴ)胁迫下生长指标根长、株高下降最为明显。五种植物都表现出了根相比茎对砷的胁迫更加敏感的现象。
（6）磷石膏作为改良剂添加到土壤中进行土壤培养实验，土壤pH值会随磷石膏添加量的增加呈现降低的趋势，添加磷石膏处理土壤pH值总体较CK略有降低。磷石膏添加量的增加和土壤培养时间的延长都有降低土壤可溶态砷含量的作用，磷石膏添加量越多，土壤可溶态砷的含量及比例就越低。