土壤是人类生存和活动的重要资源,由于近年来工业“三废”排放量增加,以及农田的污水灌溉、肥料施用以及酸雨等导致了严重的农田土壤重金属污染。其中,镉(Cd)对人体毒性较大,同时也是我国农田土壤中比较常见的重金属。原位钝化是常用土壤修复技术,但在选择钝化剂时除了考虑其修复效率还要思考其成本效益和二次污染问题。生物炭因其制备方便、污染物去除效果较好且施入土壤后还可以固碳减排、改良土壤性状、提高作物产量而备受到关注。本研究选择了四种不同类型的钝化剂(羟基磷灰石、生物炭、钙镁磷肥和有机肥)添加进Cd污染土壤中进行钝化,钝化后测定土壤的pH值和有效态Cd含量,以分析钝化剂对土壤中Cd的钝化效果。再通过盆栽实验,利用钝化后的土壤种植黑麦草,待收获后测定黑麦草的生物量和植株内Cd含量,以分析各种钝化剂对植物的生长影响和影响土壤中Cd离子向黑麦草植株内转移的能力。因为土壤中大多数重金属污染元素是亲硫元素,在氧化条件下容易生成溶解度低的硫化物。为了进一步提高生物炭的钝化效果,用CS2进行生物炭改性。通过吸附等温和吸附动力学实验来研究材料的吸附效率,并对改性和吸附后材料进行表征(扫描电镜、元素分析、红外光谱、X射线光电子能谱和比表面积及孔径分析),观察其表面官能团和元素价态变化,以分析硫改性生物炭的吸附机理。实验结果如下:(1)钝化剂单施后,生物炭和钙镁磷肥处理后土壤pH为碱性,pH范围为7.75～8.72,而有机肥和羟基磷灰石的添加使得土壤由碱性变为弱酸性,分别6.32～6.60和6.15～6.52;有机肥和生物炭最佳添加比例为0.5%,羟基磷灰石和钙镁磷肥最佳添加比例为5.0%;通过盆栽实验发现,羟基磷灰石能增加黑麦草生物量,生物炭和钙镁磷肥能更好得降低土壤中Cd离子向黑麦草植株内转移。(2)钝化剂复配后,羟基磷灰石+钙镁磷肥复配处理和羟基磷灰石+生物炭复配处理的土壤种植后pH值和有效态Cd下降较为明显,分别下降了 0.47～0.60和48.39%～64.04%;通过盆栽实验发现,羟基磷灰石+钙镁磷肥处理也能使黑麦草生物量有明显增加,且对Cd污染土壤钝化效果最佳,黑麦草体内Cd含量较对照降低90%以上。(3)将小麦秸秆生物炭经过二硫化碳和氢氧化钠改性后得到硫改性生物炭,将改性和吸附前后生物炭进行表征以分析其吸附机理。XPS和FTIR分析均表明,小麦秸秆生物炭对Cd吸附机理主要是生成Cd(OH)2和CdCO3沉淀以及生物炭表面与羧基的配合作用,而硫改性生物炭除此以外还涉及了 Cd与有机硫化物的相互作用,以此形成CdS和CdHS+。与金属氧化物相比,CdS和CdHS+更加不易溶解且不易氧化。(4)通过吸附等温和吸附动力学实验发现,小麦秸秆生物炭和硫改性生物炭分别在60 min和30 min内在Cd溶液中达到吸附平衡,硫改性生物炭对溶液中的Cd吸附量与吸附效率更高。此外,盆栽实验显示小麦秸秆生物炭和硫改性生物炭处理后黑麦草生物量明显大幅增加,且能有效地将土壤中的有效态Cd浓度分布降低了 15.86%～22.10%和22.72%～27.90%;硫改性生物炭处理后的黑麦草体内Cd积累量明显低于原生物炭处理,表明硫改性生物炭更能降低土壤中Cd的有效性,并抑制其向黑麦草体内转移与积累。