分别以镉和芘作为重金属、多环芳烃代表物，利用紫花苜蓿盆栽实验，开展了对土壤中镉、芘单一和复合污染的修复。并探讨了嗜麦芽窄食单胞菌、氧化节杆菌和耳葡萄球菌等3株外源微生物对修复的强化作用和机理，以期为土壤重金属—多环芳烃复合污染的植物修复提供一定的数据和理论支持。紫花苜蓿对土壤中镉、芘及复合污染具有一定的吸收积累作用，地上部分积累量均显著低于地下部分。紫花苜蓿各细胞部分中镉含量分布规律均为细胞壁>细胞可溶性部分>细胞膜及细胞器，化学形态均以氯化钠提取态、醋酸提取态及水提取态为主。镉、芘单一以及复合污染均对紫花苜蓿生长产生不同程度的抑制作用，但是会激活紫花苜蓿酶系统，产生大量的过氧化物酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶等物质以清除紫花苜蓿体内活性氧，实现紫花苜蓿的自我保护，但该保护作用存在阈值。氧化节杆菌、耳葡萄球菌和嗜麦芽窄食单胞菌3种菌株的加入对镉、芘单一以及复合污染修复效果具有明显的促进作用，均能明显促进紫花苜蓿对镉、芘的吸收及向地上部分的运输作用。3种菌株均能显著提高根际和非根际土壤中可交换态Cd的含量，从而强化了植物对Cd的吸收。紫花苜蓿可提高土壤中常见的微生物种类，增强镉、芘耐性菌的活性，促使群落均一度增大，外源菌株对紫花苜蓿的上述功能有明显的促进作用。主成分分析结果表明在不同污染条件下，土壤微生物对碳源的利用有所差异；聚类分析可合理地将各处理分别按对土壤中Cd有效态转化作用、以及对芘去除效果情况归类。单镉及镉—芘复合污染条件下，紫花苜蓿对Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺4种阳离子的释放量都随时间推移呈先增大后稳定的趋势。与对照体系相比，含污染物体系中pH均有下降趋势，且污染物浓度越大，pH下降越明显。通过三元线性回归方程证明紫花苜蓿对Cd²⁺吸收量主要与Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺3种阳离子变化量有关，且其交换主要发生在Cd²⁺与二价阳离子之间。芘去除可能与植物体内自由Ca²⁺浓度变化紧密相关，该变化是植物抗氧化生理调节的反映。通过对芘降解中间产物分析表明，单芘污染及镉—芘复合污染条件下土壤中芘的去除均存在着单加氧酶催化芘的羟基化过程。在紫花苜蓿—微生物作用下，芘的结构发生改变，生成了含有1²个苯环的芳香酸、芳香酮、芳香醛及饱和碳氢化合物等一系列降解产物；降解过程中，芘发生开环反应，进入菲降解过程。单芘污染条件下菲降解存在开环生成邻苯二甲酸和水杨酸途径并进一步降解，而镉—芘复合污染条件下菲降解途径仅检测到水杨酸，推测镉的存在对邻苯二甲酸途径产生了一定的抑制作用。