砷污染农田土壤修复是我国一些地区目前面临的重大任务,利用化学钝化剂原位降低土壤中砷的生物有效性,可能是一种经济有效的砷污染农田土壤修复措施之一。本研究以中轻度砷污染红壤为研究对象,通过盆栽试验和根袋试验,研究土壤添加七种钝化剂对小油菜和空心菜吸收砷的影响；应用超微结构分析技术,研究不同钝化剂抑制植物吸收砷的机理；采用x射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜能谱(SEM-EDS)等表征技术,研究不同钝化剂与砷的结合状况与机理,获得以下主要结果：1.除双金属氧化物(LDO)外,添加海泡石、赤泥、钢渣、磷石膏、水铁矿、磷酸铁时,小油菜的生物量比对照增加了14.2%以上,植株砷含量降低了8.9%～52.7%,降幅大小顺序为：水铁矿>磷石膏>LDO>磷酸铁>海泡石>赤泥>钢渣,显然,水铁矿可最有效地降低小油菜吸收累积砷。2.除LDO外,空心菜生物量均随着钝化剂添加量的增加而提高,当添加量为1%时,磷石膏处理的效果最好,空心菜的生物量比对照高25.3%。与生物量完全相反,空心菜砷含量随着钝化剂添加量的增加而降低,当添加量为1%时,LDO、水铁矿和磷石膏处理空心菜地上部砷含量,分别比对照降低了77.4%、78.1%和23.4%。三种钝化剂均具有不同程度的后效,且添加量越大后效越强。LDO的适宜添加量为0.25%～0.5%(w/w),水铁矿和磷石膏的最佳添加量为1%(w/w)。3.根袋试验结果显示,LDO抑制小油菜和空心菜生长,而水铁矿和磷石膏则促进两种作物生长,尤其是磷石膏的效果最为显著。LDO、水铁矿和磷石膏均降低植株砷含量,但不同作物存在差异。LDO可有效地抑制空心菜吸收砷,而磷石膏则抑制小油菜吸收砷。不同形态砷分析结果表明,添加钝化剂可降低根际土中活性砷含量,从而降低作物对砷的吸收。4.超薄切片图像显示,未添加钝化剂的小油菜根尖分生区细胞受损较严重,细胞液泡变形严重,细胞发生质壁分离,基质较深,除细胞核与液泡外,难以观测到其他细胞器；空心菜根尖分生区细胞受损较轻,液泡小而多,线粒体结构不清晰,质体中有淀粉和脂质球。添加钝化剂的小油菜根尖分生区细胞受损症状明显减轻,液泡形状正常,细胞壁完好,各细胞器清晰可见,线粒体数目明显增加；空心菜根尖分生区细胞的细胞壁较厚,液泡较大,线粒体数目增加且结构清晰可见,有嵴出现。显然,砷首先损伤细胞壁的结构,再破坏细胞器；添加钝化剂降低了砷的生物有效性,减少根系吸收,从而避免砷对根系危害。5.表征分析结果显示,LDO通过离子交换及表面沉淀作用的方式,将砷吸附固定在双层氧化物的层间和表面；而水铁矿主要通过较强的键合作用,与砷结合形成双齿双核螯合配位体；磷石膏基本是以表面沉淀的方式与环境中的砷相结合,从而降低砷的生物有效性。