随着城市化的发展,城市污水处理厂产生大量的城市污泥,其具有有害性,未得到妥善处置。城市污泥富含植物生长需要的营养元素,经过无害化处理后,是一种良好的有机肥料和土壤改良剂,可作为矿山废弃地生态修复基质,在使城市污泥得到妥善处置的同时,达到以废治废的可持续资源化利用目标,具有良好的环境、生态、社会和经济等多方面的综合效益。中国矿产资源丰富,矿山的不合理开采使大气、水体以及土壤环境受到不同程度的污染,并且能够通过食物链,最终危害人类健康。如何将城市污泥无害化处理后用矿山生态修复,是当前亟需研究的主题。因此,本文首先对贵州省兴仁市某露天开采煤矿产生的煤矸石进行分析,研究其基本理化特性;然后利用粉煤灰、石灰、土壤等,对城市污泥进行改良,并将改良后的城市污泥作为生态修复基质,通过室内模拟盆栽实验,筛选优良基质;最终对覆盖优良基质的煤矸石进行种植黑麦草实验,通过对渗滤液、基质以及黑麦草物理化学性质的分析,以探索改良城市污泥(生态修复基质)对矿山的生态修复效果。研究主要得出以下结果:(1)煤矸石中硫铁矿含量极高,p H值在2.09～4.99之间,其中,Fe的平均含量为25.75g/kg,导致了矿区矿坑水普遍呈现红褐色且p H值低;As和Cd的平均含量分别为97.24mg/kg和0.52mg/kg,均高于农用地土壤污染风险筛选值。虽然煤矸石中有机质含量高达21.4%～28.7%,但是由于其物理结构不良以及重金属元素含量较高,使得矿区植物无法生长。(2)粉煤灰和石灰可以有效钝化城市污泥中的重金属元素,使其不易淋溶出来,且石灰的钝化效果优于粉煤灰;城市污泥可以迅速提高土壤中的营养元素含量,且适量的城市污泥能够促进黑麦草的发芽及生长,而过量的城市污泥则不利于其生长。当将城市污泥、粉煤灰、土壤分别以不同比例混合时,盆栽黑麦草平均发芽率最高,平均发芽率达80%以上,且长势较好;添加石灰虽然能促进黑麦草的发芽,但使得基质物理结构不良。实验筛选出4种较好的基质用于矿山生态修复实验,分别为城市污泥:粉煤灰=1:1、城市污泥:粉煤灰=2:1、城市污泥:粉煤灰:土壤=1:1:1、城市污泥:粉煤灰:土壤=1:1:2。(3)将筛选出的基质覆盖于煤矸石上层进行生态修复盆栽实验,当覆盖基质为城市污泥:粉煤灰=1:1和城市污泥:粉煤灰=2:1时,盆栽渗滤液对比煤矸石渗滤液,p H明显升高,EC降低,重金属元素Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、As、Cd显著降低;煤矸石中重金属无迁移到基质中的现象,基质中重金属有效态含量降低;同时,实验中所种植的黑麦草对重金属富集率不高。且当覆盖基质为城市污泥:粉煤灰=2:1时,修复效果最好。综上所述,将城市污泥和粉煤灰按2:1比例混合得到的基质用于煤矸石的生态修复,可以有效避免酸性矿山废水(AMD)的产生,且重金属无迁移转化现象,故此二者可以作为良好的矿山废弃地生态修复基质,使矿山重新生长植物,且不易造成二次污染。