近年来,污泥热解技术得到了越来越多学者的认可。污泥热解处理不仅可实现杀死污泥中的病原微生物,缩减污泥体积,热解过程也较为清洁不易产生会对环境造成二次污染的气体,生成的固体产物污泥生物炭性质稳定,富含氮磷钾等养分,作为有机肥料使用改良土壤养分的的同时实现了固碳减排的目的。但是污泥热解过程中重金属的富集提高了污泥生物炭的潜在污染风险,重金属在土壤-植物体系中迁移转化的行为规律复杂,污泥生物炭土地利用领域还需进行更多深入的研究。本课题以污泥生物炭为研究对象,将污水污泥分别在500℃、600℃、700℃的温度下进行热解得到三种生物炭BC500、BC600、BC700,考察了不同热解温度制得的污泥生物炭热解前后理化性质、养分性质、重金属含量和活性的改变:污泥经热解处理,C、H、O、N元素的含量降低,生物炭的芳香性增加,稳定性增强,固氮性能提高,极性变大,酸性含氧官能团减少;比表面积和总孔体积增加,峰值孔径降低,持水能力增强;主体结构由密实变得松散,孔隙结构发展至脱离主体,表面出现孔缝和球型颗粒聚集体。随着热解温度升高变化进一步加深,表面官能团的种类变化不大。污泥的热解碳化主要在160℃～500℃该温度区间完成。在500℃的热解终温下污泥生物炭的表面化学性质已基本发生了变化。污泥经热解处理,pH值升高,电导率EC值、有机质SOM含量、有效磷AP、碱解氮AN含量、有效钾AK含量均降低。除As外,重金属Cd、Pb、Cu、Cr、Zn的浓度均增加,富集程度与污泥生物炭的产率成反比。重金属Cu、Cr、Zn的重金属DTPA可提取态分数和As的DTPA可提取态的含量降低,Pd的重金属DTPA可提取态分数增加。将污泥生物炭加入土壤中进行为期42天的空心菜栽培实验,与在土壤施加相同金属负载率的污泥堆肥作对比,考察了污泥生物炭在土壤-植物体系中对土壤养分性质、土壤重金属活性的影响:经空心菜栽培实验,土壤pH值降低,电导率EC值、有效磷AP含量、有效钾AK含量、有机质SOM含量增加,碱解氮AN含量减少。污泥堆肥大大加剧了土壤的酸化,与污泥生物炭相比污泥堆肥对土壤盐渍化的风险更大,污泥堆肥和污泥生物炭同时促进了土壤钾磷元素向有效态的转变和土壤有机质含量的提升。经空心菜栽培实验,土壤中Cd、As、Cu、Cr、Zn、Pb的DTPA可提取态的含量大大增加,以KB实验组为例,土壤中Cd、As、Cu、Cr、Zn、Pb的DTPA可提取态的含量分别增加了78.0%、59.4%、250%、33.5%、70.6%、56.5%,植物的生长发育过程活化了土壤中的重金属,使土壤中生物可利用的重金属含量增加,提高了土壤潜在的重金属风险。污泥生物炭在栽培实验中对土壤重金属生物可利用态的含量影响不一。与污泥堆肥相比,污泥生物炭对栽培过程重金属Cd、Cu、Zn的活化作用较弱,对栽培过程重金属As、Cr的活化产生了抑制作用,对栽培过程重金属Pb的活化作用较强。另外还考察了污泥生物炭的添加对空心菜的生长发育以及重金属吸收能力的影响:污泥生物炭的添加促进了空心菜的生长,主要表现在促进了空心菜茎的生长,对空心菜叶生长的影响不明显。对空心菜生长的促进作用:BC500＞BC600＞BC700,BC500＞污泥堆肥。不同温度制成的污泥生物炭对空心菜生长发育的最佳添加比例不同。污泥生物炭的加入使空心菜的重金属Zn含量增加。与污泥堆肥相比,污泥生物炭中的重金属Zn和Cu含量较低。BC500减弱了空心菜叶对Zn的富集能力;BC600和BC700对空心菜对Zn的富集能力影响不显著;污泥堆肥的加入使空心菜茎和叶对Zn的富集能力增强。污泥生物炭的加入抑制了土壤中的Cu向空心菜转移。总的来说,低温炭比高温炭的促生长作用效果好;高温炭更适合于重金属的钝化,给土壤带来的重金属的风险低。