砷是环境中高毒性的重金属之一，砷对人体健康的威胁已经引起社会和有关管理部门的高度重视。蕨类植物蜈蚣草是在我国发现的一种砷超富集植物，已经应用于砷及重金属复合污染土壤修复。应用过程中，由于对蜈蚣草的砷吸收过程中砷形态转化的关键环节不清晰，和多金属污染对蜈蚣草吸收砷的影响不清晰，导致土壤修复工程关键工艺参数优化的方向不明晰。因此，研究蜈蚣草中砷的吸收、转化过程和多金属污染对蜈蚣草吸收砷的影响具有重要意义。　　 基于此，本论文从多个角度对比研究蜈蚣草不同生态型吸收、转化两种形态的砷过程、多金属污染条件下蜈蚣草中砷与其他重金属的相互作用以及水分管理对蜈蚣草吸收砷的影响，这对优化蜈蚣草修复重金属污染土壤的工艺参数和提高修复效率具有重要意义。论文选题具有较高的学术价值。获得了如下结果:　　 (1)原位连续观测蜈蚣草活体中砷浓度及形态变化，获得砷在蜈蚣草中的动态迁移转化过程，提出了植物富集砷过程的关键限速环节。短期内（24小时）As吸收的限速步骤是As从根部到叶柄的转运;更长的时间范围内，As从叶柄到羽片的卸载成为限速步骤。As形态动态研究发现As(V)到As(Ⅲ)的还原是控制短期内As吸收的主要因素，但更长时间范围内As(Ⅲ)的转运机理更为重要。该发现找到了决定蜈蚣草富集砷的重要限速步骤，为如何提高修复效率点明了下一步的研究方向。　　 (2)通过严格控制培养基质中As的形态、采用原位活体观测手段以及对比研究砷富集能力具有差异的几种蜈蚣草生态型，揭示了蜈蚣草可以通过不同的方式吸收As(V)和As(Ⅲ)，前者利用磷(P)通道进入植物根部，在根部发生还原，随后以As(Ⅲ)的形式向地上运输;后者直接以As(Ⅲ)的形式进入根系，在地上部分发生与SH的螯合反应。As(Ⅲ)和As(V)在蜈蚣草中的相互转化是As(Ⅲ)和As(V)吸收方式在植物中出现耦合的原因。无论环境中存在何种形态的砷，二者表现出一定的共性——根部和叶柄中As(Ⅲ)的多少决定砷的吸收和转运速度的快慢，而羽片中As(Ⅲ)-SH的比例与砷浓度呈现更为一致的趋势。由此提出通过调节两个限速环节的砷形态，可以显著提高超富集植物对砷的吸收速度和吸收量，进而显著提高超富集植物的修复效率。　　 (3)通过研究As的同族元素Sb的两种价态对蜈蚣草吸收As的影响，揭示不同价态重（类）金属在蜈蚣草中的代谢差异。Sb(V)和As(V)由于化学机构具有较大差异，没有观察到明显的相互作用。而结构和性质均相似的Sb(Ⅲ)和As(Ⅲ)在根部存在着一定的抑制作用，但在从根转运到地上部分的过程中表现出显著的相互促进作用。Sb(Ⅲ)和As(Ⅲ)之间的关系与P(V)和As(V)之间的关系表现出极强的一致性。研究表明，不同价态的As和Sb分别通过不同的方式在植物中代谢，化学性质相似的As(Ⅲ)和Sb(Ⅲ)在蜈蚣草中的生物性质也表现出一致性。研究从另外一个方面证实了两种价态的砷通过不同的方式运输，并为目前已知信息较少的As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)富集理论提供了新思路。　　 (4)土壤淹水实验表明，降低氧化还原电位（水平面控制在土壤表面下方1cm处，土壤含水量由27％增加到35％）将土壤中约40％的可溶性As还原成As(Ⅲ)，增加可溶性的总As、总Pb浓度。土壤中可溶性重（类）金属形态的改变和浓度的增加也影响了植物对痕量元素的积累，明显增加广西生态型在淹水条件下对As（9倍）、Pb（增加2倍）和Sb(增加60％)的累积能力。研究表明土壤氧化还原电位的降低可以作为一种调节措施，改变土壤中As的形态，促进蜈蚣草对As的吸收，提高重金属污染土壤修复效率。广西生态型对As(Ⅲ)具有更强的富集能力，适于淹水土壤（湿地或淹没带区域）的原位修复。　　 (5)环境中重金属污染通常是多种重金属的共同污染，多种重金属的同时存在降低植物修复技术的效率。砷污染的同时经常伴生铅污染。利用同步辐射X射线荧光分析和同步辐射硬X射线微区吸收光谱等手段，论文发现与采自湖南和广西的生态型相比，采自云南高砷/铅背景下生长的蜈蚣草，对铅的吸收能力更强。铅的存在可以加快砷进入蜈蚣草根部的速率，并增加砷向地上部分的转运，显著促进了蜈蚣草对砷的吸收（提高了1.6倍）。　　 本文揭示了不同生态型蜈蚣草富集As(Ⅲ)和As(V)的过程差异以及对多金属复合污染的响应，对超富集植物的理论研究和植物修复实际应用都具有重要的意义。同时本文应用了同步辐射X射线荧光和吸收光谱技术对As形态和As微区分布进行了快速的原位活体观测，获得较好的研究结果，为丰富和发展相关领域的研究手段奠定了基础。