城市污泥,是伴随着污水处理过程产生的副产品,其处理处置问题是目前污水处理领域所面临的一个世界性难题。随着我国生态文明建设的大力发展,探索本土化、经济化的污泥处置方式势在必行。本文采用污泥堆肥技术,结合污泥改良土地的研究成果,以西北地区马兰黄土为供试材料,污泥堆肥为改良材料,Cd、Cu、Zn为目标污染物,紫花苜蓿为供试植物,通过向黄土中施加污泥堆肥来对黄土进行改性。探索污泥堆肥改性黄土的最佳投配比及重金属在污泥堆肥改性黄土-紫花苜蓿系统中的生物效应。主要研究内容及结果为:1、污泥堆肥的施加有效改善了黄土的理化性质,提高了有机质、氮、磷含量。黄土有机质含量在污泥堆肥施加比例0.5%、1.5%、3%、6%、10%、15%时,相比对照组分别提高了13.5%、36.3%、88.6%、159.2%、213.1%、321.2%;在污泥堆肥施加量为15%时,铵态氮和有效磷含量相对对照组分别提高了6.2%和183.5%;随着黄土理化性质、保水保肥性能的改善,作物生存环境质量也得以提升,在污泥堆肥施加比例3.0%时,茎叶部位总株高和总生物量相比对照组分别增加了32.9%、263%。2、改性黄土中Cd、Cu、Zn的含量随污泥堆肥比例的增加呈升高趋势,在污泥堆肥施加比例为15%时,分别增加了137.8%、20.1%、44.5%。从重金属的赋存形态来看,黄土中Cd主要以碳酸盐结合态为主,可交换态含量较低,Cu、Zn主要以残渣态为主,随着污泥堆肥的施入,Cd元素可交换态含量增幅高于Cu、Zn。从重金属单步提取含量来看,重金属Cd的生物有效性高于Cu、Zn,DTPA提取态含量可较为准确的反应重金属的生物有效性。3、污泥堆肥改性黄土中Cd元素的变化范围为0.103 mg·kg^-10.245 mg·kg^-1,当污泥堆肥施加比例为6%时,第一、二和三次刈割时期的茎叶部Cd含量相对对照组分别增加了46.5%、48.5%、174.9%。各污泥堆肥施加条件下,紫花苜蓿茎叶部Cd含量均未超过《饲料卫生标准》（GB13078-2017）相关限值。4、紫花苜蓿茎叶部对Cd积累量的范围为4.89¹1.48 ug·pot^-1,Cu、Zn元素茎叶部积累量范围分别为0.35⁰.514 mg·pot^-1、2.89⁴.47 mg·pot^-1,紫花苜蓿根部对Cd的富集性较强,而茎叶迁移性较弱,而对Cu、Zn具有较好的迁移性。在同一污泥堆肥Cd、Zn元素的积累第二次刈割时高于其他刈割时期,特别是对Cd的积累达到显著差异水平,而Cu元素在第二、三次刈割时期重金属的积累量显著高于其他刈割时期。综上所述,污泥堆肥可作为黄土的改良剂,提高黄土保水保肥能力,改善黄土种植环境。对于紫花苜蓿的种植来说,在污泥堆肥施加比例为3%时,株高和生物量均可达到最佳生长状态。在污泥堆肥施加比例小于15%时,紫花苜蓿均可安全种植。改性黄土中Cd元素生物可利用性较强,在污泥堆肥改性黄土中作为重点控制要素。