近年来,随着污水处理的普及,污泥产量剧增;同时随着发酵床养殖技术的应用与推广产生了大量的废弃垫料,如何发挥这些废弃物的内在价值,将其变废为宝已成为当前研究的热点。热解能够将有毒有害成分高效降解和稳定化,是目前较有发展潜力的一种生物质废弃物的处置方式。生物炭(biochar)是由废弃生物质在厌氧或限氧环境下,热解得到的一类稳定的、高度芳香化的多孔状富碳固型材料。由于生物炭含有丰富的表面含氧官能团、发达的孔隙结构及丰富的元素组成,其在固碳、温室气体减排、土壤改良和作物增产等多个方面具有良好的应用前景并受到广泛关注。本文以生活污泥和废弃垫料为原料,在不同温度的氮气保护无氧气氛下热解制备生物炭(记为W500、W600、W700和D500、D600、D700,其中W代表污泥,D代表垫料,所跟数字代表炭化温度),利用元素分析仪、场发射扫描电子显微镜(SEM)、BET比表面积仪、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)等方法分析其元素组成、表面形貌及其比表面积,分析了热解温度对生物炭特性的影响;采用批量吸附实验研究了吸附时间和溶液平衡浓度对生物炭吸附水溶液中Pb2+的效果;采用土壤培养实验通过BCR分级提取方法研究生物炭对污染土壤中重金属形态和微量元素形态变化影响;并采用盆栽实验研究生物炭对植株生物量和地上部重金属含量累积的影响,结合生物炭特性,分析Pb、Cd化学形态随时间的变化规律,揭示生物炭对土壤改良的效应,以期为生物炭修复污染土壤提供理论支持。主要结论如下:(1)随着制备温度的升高,原料结构都被逐步破坏,污泥与垫料生物炭的产率逐渐下降,pH值和灰分含量逐渐升高,含氧官能团含量减少,CH2、C=C、C=O等基团逐渐减少。(2)两类生物炭对Pb2+的吸附均在24h后可达到表观平衡。生物炭对Pb2+的吸附能力高低次序为:D500>D600>D700>W600>W700>W500,其中吸附能力最佳的D500对Pb2+的饱和吸附量为97.96mg·g-1。生物炭对Pb2+的吸附过程更符合准二级动力学模型,其中W600和W700对Pb2+的吸附可用Freundlich等温方程较好的拟合,而W500和垫料生物炭则更符合Langmuir模型。(3)添加生物炭后,污染土壤pH值不同程度地升高,并且随平衡时间的延长而显著升高。生物炭对重金属都有很好的固定效果,且对Pb的固定效果优于Cd。同时,Pb在复合污染中的固定效果优于单一污染,而Cd的固定效果与此相反。(4)添加生物炭能提高苏州青地上部的生物量,并降低植株内Pb、Cd含量,与W600相比D500有更好的效果;与对照组相比,在单一污染土壤中,小青菜中Pb、Cd含量的降幅达到显著水平,在复合污染土壤中尚未达到显著水平。(5)生物炭对污染土壤中不同微量元素的影响不相同;综合来说垫料生物炭比污泥生物炭更适合钝化修复重金属Pb、Cd的污染土壤。