重金属是指密度大于4.5g/cm~3的金属,采矿活动会改变矿产在岩石中的赋存条件和地球化学环境,使得环境中的重金属的含量超过背景值、引发土壤重金属污染。土壤重金属污染会破坏土壤的结构和功能,并迁移富集于植物体进而通过食物链进入人体,对人类健康形成威胁。重金属污染范围广、难降解、易累积及生物毒性强,己成为广泛的国际性环境污染问题。秦岭长期的矿产开发导致土壤重金属污染严重。本文选择秦岭北麓一处堆弃多年的金矿尾矿库,以库内自然发育的藓结皮、藓藻混合结皮及藻结皮三类生物结皮及其下伏土壤为对象,分析As和Cr含量及形态、下伏土壤理化性质,结合生物活性系数法和生物有效性,推测三类生物结皮对重金属污染土壤的富集作用,旨在为矿区生态修复提供新思路。主要结论如下:(1)三类生物结皮层的重金属Cr和As含量都有增加。随着生物结皮层Cr的含量上升、下伏土壤中的Cr含量减少,表明生物结皮能够富集土壤中的Cr。三类生物结皮层重金属的含量大小排序为:藓结皮>混合结皮>藻结皮,说明生物结皮的发育程度越高、重金属富集能力越强。(2)三类生物结皮都对下伏土壤的理化性质有影响。其中,藓结皮显著降低0-5cm下伏土壤的p H值和Eh值,并显著增加土壤CEC和有机质。混合结皮对下伏土壤的Eh值的降低作用和有机质的增加作用达到显著水平;藻结皮虽然也对土壤理化具有一定的改善作用,但仅对土壤的有机质的增加达到显著水平。(3)三类生物结皮都改变了下伏土壤重金属Cr和As的形态分布。影响形式表现为:残渣态比例减少,而可还原态、可氧化态和弱酸溶解态增加,增加比例最多的是可还原态。三类生物结皮对下伏土壤重金属Cr的形态影响程度大小顺序为:藓结皮>混合结皮>藻结皮。三类生物结皮下伏土壤中的弱酸溶解态Cr都与裸土对照有显著差异,而藓结皮下伏土壤的还原态Cr与藻结皮及裸土对照差异均显著,其余形态则均无显著差异。Eh、p H、CEC和有机质含量是影响土壤Cr形态分布的有效因素,Eh、p H降低是土壤弱酸溶解态Cr增加、残渣态减少的主要原因;有机质增加是还原态Cr增加的主要因素。藓结皮下伏土壤的酸溶态As的百分占比与裸土对照相比显著增加,混合结皮下伏土壤的可还原态As与裸土对照相比显著增加。Eh、CEC和有机质是影响残渣态As向可还原态As转化的关键因素。(4)生物结皮中的Cr含量与p H值、Eh值显著负相关,与有机质和CEC正相关,通过降低土壤p H值、Eh值来增加其对重金属的生物有效性。下伏土壤中重金属的生物利用性分析显示,藓结皮能显著增加土壤Cr的生物有效性,从而增加其对Cr的富集能力;混合结皮则能显著增加土壤As的生物有效性。