土壤重金属污染具有难降解、易积累和不可逆等特点,会通过生态系统进入食物链,最终危害人类健康。化学固定/稳定化技术是极具应用前景的重金属污染土壤修复方法。但是,在实际应用中,由于受到改良剂种类、污染重金属类型、土壤性质和实施环境等因素的影响,常用改良剂对重金属污染土壤的改良效果也存在较大差异,因此,研发新的土壤改良剂,并阐明重金属吸附固定机理是当前亟待解决的问题。生物炭（biochar）具有稳定性良好、比表面积大、孔隙结构优良、以及表面含氧官能团丰富等特点,是一种极具发展和应用前景的土壤改良剂。本文以典型的农林生物质和人工铅（Pb）污染土壤为对象,利用固定床反应器制备了不同的生物炭,通过土壤培养和土柱淋溶实验,研究了模拟老化作用下生物炭对土壤中重金属铅Pb吸附固定特性的影响,并结合老化前后生物炭理化特性分析,探讨了在实际自然环境中生物炭重金属污染土壤修复机理及长期稳定性,旨在为生物炭原位修复重金属污染土壤的规模化应用提供参考。本文主要工作和结论如下:以松木屑（pine chips,PC）、玉米秸秆（corn straw,CS）、小麦秸秆（wheat straw,WS）和花生壳（peanut shell,PS）等四种典型的农林生物质为实验材料,采用固定床实验装置,在烘焙温度为450℃和保温时间为30 min条件下制备不同的生物炭,并以自制生物炭为对象,在自然、高温和冻融循环老化条件下,开展生物炭老化实验。采用扫描电镜（SEM）、N₂吸附/脱附分析仪、X射线衍射仪（XRD）和傅里叶红外光谱分析仪（FTIR）等分析测试手段,并结合工业分析、元素分析和p H测定等测试结果,对新鲜生物炭和老化生物炭进行了表征和分析。结果表明:与生物质原料相比,四种生物炭的挥发分含量显著降低,灰分和固定碳含量显著增大。生物炭均为碱性,新鲜生物炭中玉米秸秆炭碱度最高,松木屑炭碱度最低,三种老化作用下,四种生物炭碱度都有所下降,其中高温老化对新鲜生物炭的影响最小。老化作用增加了生物炭中O元素含量,降低了C元素含量。老化使得生物炭表面结构破碎程度加剧,管状结构孔壁变薄,其中玉米秸秆炭的BET比表面积、微孔容积和微孔率均明显提高,且在四种生物炭中孔隙结构发育情况最佳。与新鲜生物炭相比,老化作用能有效增加生物炭表面含氧官能团含量。四种生物炭中均含有盐类物质,老化降低了玉米秸秆炭的KCl含量。以人工Pb污染的中国陕西省扶凤县黄土为对象,将其与质量比为5%的四种新鲜生物炭分别制备实验土样,并在模拟自然、高温和冻融条件下进行土壤老化培养。利用修正的BCR连续提取法测定了土壤中重金属Pb形态分布,研究了老化作用对生物炭吸附固定重金属Pb的影响,并结合老化生物炭理化特性分析,探讨重金属铅的吸附固定机制。结果表明:三种老化方式下生物炭都能有效降低土壤中有效态Pb（酸可提取态Pb）的含量,其修复效果表现为高温老化>冻融老化>自然老化的趋势。培养时间≥60d时四种生物炭在三种老化方式下均呈现CSC>WSC>PSC>PCC的修复效果,在不同老化天数和施加不同生物炭时酸可提取态Pb含量的降低速度与残渣态Pb含量的增加速度有所不同。松木屑炭主要通过形成碳酸金属盐的沉淀作用固定土壤中的Pb;玉米秸秆炭和小麦秸秆炭主要通过络合作用和离子交换作用固定土壤中Pb;花生壳炭吸附固定土壤中Pb的主要机理为沉淀作用、络合作用和离子交换作用。以三种老化方式下施加不同种类生物炭培养60d后的土壤样品为研究对象,采用模拟自然田间降雨状态下的淋溶实验,研究了土壤淋滤液p H值动态变化,分析了老化方式和生物炭种类对土壤中重金属Pb释放量和释放率的影响,并对施加生物炭老化培养土壤中重金属Pb长期稳定性进行评价。结果表明:与空白土样相比,施加生物炭土样淋滤液的p H值均得到了提高,在整个淋溶过程中土壤淋滤液均呈碱性,且随着淋溶次数的增加p H呈上升趋势且,其中高温老化土壤碱性最高。高温老化下,施加花生壳炭土样的淋滤液p H值最高,松木屑炭最低。淋滤过程中Pb单次释放量和累积释放量随着淋溶的进行逐渐降低且趋于稳定。三种老化方式下,土柱Pb累积释放量和Pb累积释放率均呈现出CSCFBS>HBS的趋势。