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中碱性农田土壤的镉（Cd）污染已经引起了社会的广泛关注,开展污染土壤的修复与治理迫在眉睫。但修复材料的缺乏制约了土壤修复工作的开展。硫铁改性生物炭是一种潜在的土壤Cd稳定化材料,然而有关该材料对土壤Cd稳定化的作用机制和驱动因子尚缺乏深入系统的研究。基于此,本研究在总结文献与前期预实验的基础上,制备了六种生物炭材料,采用批试验与培养试验相结合的方法并利用现代光谱分析技术研究生物炭材料对于溶液中Cd（Ⅱ）的吸附性能并对生物炭材料与溶液中Cd（Ⅱ）的微界面化学过程进行分析,从而阐明其相互作用的机制与影响材料Cd吸附性能的主控因子;基于生物炭的土壤老化过程,剖析生物炭氧化过程中Cd（Ⅱ）与材料的微界面相互作用机制;揭示材料稳定化中碱性土壤中Cd的作用机制并评估材料对污染土壤中Cd固定的长效稳定化作用。主要结果如下:（1）以玉米秸秆为原料,采用限氧裂解法制备了原始生物炭（BC）,以CS2为硫化药剂制备了两种硫改性生物炭（SBC1、SBC2）,以液相还原法制备了纳米零价铁改性生物炭（n ZVI-BC）,然后在使用和未使用羧甲基纤维素钠的条件下,以Fe SO4·7H2O和Na2S·9H2O为改性功能药剂制备了两种硫铁改性生物炭材料（S/Fe-BC1、S/Fe-BC2）。元素分析、FTIR、XRD、XPS以及SEM-EDS-Mapping图谱分析表明,各目标功能元素均已成功负载至原始生物炭。其中,SBC2上S元素负载量（4.29%）高于SBC1（1.60%）;Fe元素以纳米零价铁（n ZVI）和铁氧化物的形式被负载至生物炭材料上;对于直接制备的S/Fe-BC1,以羧甲基纤维素钠（CMC）为分散剂优化制备方法后制备的S/Fe-BC2提高了硫和铁的负载量。此外,SEM-Mapping图谱表明,S/Fe-BC2上的S和Fe分布更加均匀稳定,且二者的分布在位置与形状上高度一致,同时,S/Fe-BC2的p Hpzc相较于BC（6.14）降低至1.79,这也使得S/Fe-BC2更易于发生静电吸附而提高对Cd（Ⅱ）的吸附量。（2）批试验结果表明,BC、SBC1、SBC2、n ZVI-BC、S/Fe-BC1、S/Fe-BC2六种生物炭材料对Cd（II）的最大吸附量分别为:23.61、47.87、107.3、123.6、62.41和139.7mg·g-1。可见相比于原始生物炭,改性更利于材料对Cd（II）的吸附。尤其是S/Fe-BC2,对Cd（II）的最大吸附量相比于原始生物炭提高了491.70%,实现了对溶液中Cd（Ⅱ）的高效吸附。其对溶液中Cd（Ⅱ）离子的吸附行为和作用机理的研究显示:S/Fe-BC2对Cd（Ⅱ）的吸附以化学吸附为主,更符合Langmuir模型和二级动力学方程,吸附2 h左右可以达到动态平衡,RL值在0～1之间,吸附为有利吸附,吸附剂最佳投加量为2 g·L-1,在p H为4～7的范围内,随着p H的增加,S/Fe-BC2对溶液中Cd（Ⅱ）的吸附量呈先增加后稳定的趋势,说明S/Fe-BC2这种生物炭材料对于p H有着较为广泛的适应能力。S/Fe-BC2复合材料对溶液中Cd（Ⅱ）的吸附机理主要包括:化学反应生成Cd S沉淀、与材料表面的羟基和羧基相互作用形成Cd（OH）2和Cd CO3沉淀、与材料表面的含氧官能团的络合以及材料本身的物理吸附。（3）采用培养试验研究了各类生物炭材料对Cd污染土壤中Cd的稳定化效果以及作用机制。ICP-MS的结果表明,相较于BC,改性生物炭对Cd的稳定化有着更加高效的作用,但改性材料对于土壤中Cd的稳定效果受反应时间的影响较大,旱地和水田系统中材料对Cd的稳定化效果也存在明显的差异,其中,S/Fe-BC2不论是在好氧与厌氧条件下,对于土壤中Cd的固定都有着较为长效稳定且高效的作用,经过90天培养后,S/Fe-BC2上Cd的固定量可以稳定在200 mg·kg-1（旱地）和300 mg·kg-1（水田）左右。经过FTIR分析,土培后的生物炭材料,其含氧官能团和有机官能团的强度有所增加,在好氧条件下老化的生物炭,对于土壤中Cd的固定效果更佳;而XPS分析则表明,改性后的生物炭材料,其功能基团在土壤Cd的固定中占主导作用,其中,S/Fe-BC2对土壤Cd的稳定化机制除了负载的硫铁功能基团的作用,还可能包括含氧官能团与Cd（Ⅱ）发生沉淀和络合作用,与表面官能团形成Cd-R键以及阳离子-π作用。同时,S/Fe-BC2上由于铁元素和土壤以及生物炭组分在材料表面形成的铁氧化物复合体,在一定程度上可以防止含硫官能团形成的“-S-Cd”被氧化。另外,S/Fe-BC2与土壤中Cd固定具有协同作用,一方面,S/Fe-BC2可以通过引起土壤中铁和羟基铁配合物水解与土壤矿物胶体凝聚沉淀;另一方面,土壤中的Cd可以通过与带负电荷的土壤矿物胶体络合或同晶置换增强对Cd的固定效果。通过批试验、土培试验以及现代光谱分析技术,对比分析,筛选出了对溶液中Cd（Ⅱ）具有较强吸附作用和对中碱性Cd污染土壤中的Cd具有较好稳定化作用的生物炭材料S/Fe-BC2,并以此为基础优化了硫铁改性生物炭的制备工艺。同时,在一定程度上验证了本研究的假设。由此可见,S/Fe-BC2是一种对中碱性Cd污染土壤中Cd稳定化比较有潜力的材料。