本论文在国家核设施退役及放射性废物治理科研重点项目(14ZG6101)的资助下,围绕铀及伴生重金属污染的生态效应和生物学评价问题,以某典型铀尾矿环境土壤和添加外源重金属的盆栽土壤为研究对象,研究了铀及伴生重金属与土壤酶活性的关系,旨在为同类污染的土壤环境质量监测、评价和预警提供科学依据。研究结果如下:(1)铀尾矿环境铀及伴生重金属污染严重,综合污染指数PN远大于3,铀尾矿226Ra、U、Cd和Pb污染严重,Th、Mn和Cu污染较轻。多因子潜在生态危害指数(RI)表明,铀及伴生重金属具有极强生态危害。其中226Ra>Cd>U>Pb>Cu、Th、Mn。U-Th、Mn-Cd、Mn-Cu互作极显著相关,相关系数>0.5。污染显著影响了土壤肥力,理化性质发生显著变化,有机质、全氮、阳离子交换量等大幅降低,其最大降幅分别为47%、80.8%、87.2%。(2)铀尾矿环境土壤细菌、真菌、放线菌数量大幅降低,最大降幅分别为85.1%、90.9%、83.8%,微生物总数下降43.8%~83.5%。微生物数量细菌>真菌>放线菌。微生物数量与U、226Ra含量负相关,而与Th正相关,可作为铀尾矿环境污染的生物学指标之一。铀尾矿环境土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶活性大幅降低,最大降幅分别为95.9%、81.8%、79.4%,过氧化物酶活性则大幅升高,最大增幅为55.1%。U和226Ra与4种土壤酶的作用相近而Th的作用相反。脲酶对铀污染最敏感,其次是酸性磷酸酶和过氧化物酶,三者可作为铀尾矿环境污染的生物指标之二。除过氧化物酶外,夏秋季节的土壤微生物数量和酶活性高于冬春季节。土壤微生物数量和酶活性随着土层深度增加而减小。微生物数量在土壤p H 4~5时最多,脲酶和过氧化物酶活性总体上随着p H的升高而增强,酸性磷酸酶和蔗糖酶则相反。有机质等能缓解铀及伴生重金属对土壤微生物数量和酶活性的影响。(3)铀及伴生重金属单一污染对土壤酶活性的影响各不相同,脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶对铀及伴生重金属敏感,多表现为抑制作用,过氧化物酶也较敏感但多表现为促进作用。铀及伴生重金属复合污染中,Mn、Pb及U+Cd互作对脲酶活性显著抑制;U及伴生重金属对酸性磷酸酶活性有极显著抑制作用;U显著影响蔗糖酶活性;U、Mn及互作极显著促进过氧化物酶活性;Mn及Pb+Cd互作极显著抑制脱氢酶活性。酸性磷酸酶、过氧化物酶、脱氢酶对U、Cd、Mn、Pb复合污染敏感,脲酶较敏感,蔗糖酶不敏感。(4)脲酶、酸性磷酸酶、过氧化物酶、脱氢酶是铀及伴生重金属污染的敏感酶。主成分分析结果显示,铀尾矿环境土壤敏感酶(脲酶、酸性磷酸酶、过氧化物酶)指标系统的第一、二主成分累积方差贡献率达94.53%。据此对各供试土样进行土壤环境等级分类,其结果与以综合污染指数法和潜在生态危害指数法为依据的划分结果基本吻合。由敏感酶活性构建的土壤敏感酶指标系统能在一定程度上反映铀及伴生重金属污染状况,可作为类似生境的放射性污染环境风险评估因子之一。由土壤敏感酶指标系统构建的铀及伴生重金属污染预警体系能粗略地对铀尾矿环境污染进行预警。