城市污泥是污水处理厂产生的一种生物质残渣,其成分复杂且产量巨大,因此以经济和环境可接受的方式处理城市污泥是当今社会面临的关键问题之一。热解工艺能够有效降解并稳定城市污泥中的毒害成分,并将城市污泥转化为养分含量高、土壤保肥能力强的污泥基生物炭,是目前较有发展潜力的一种污泥处理工艺。以城市污泥作为原料热解制备污泥基生物炭,探究热解终温、升温速率和反应时间等热解工艺参数对污泥基生物炭的孔隙结构、微观形貌和阳离子交换量的影响,并以阳离子交换量为目标,确定适宜的作为土壤改良剂的污泥基生物炭的热解工艺参数;采用潜在生态风险指数法,确定污泥基生物炭施用于土壤中的重金属潜在生态风险;通过探究污泥基生物炭的施加对土壤中有机质和氮素流失途径（挥发和淋失）的影响,考察施炭土壤对有机质和氮素的固持效能,一是通过炭土混合培养实验,探究污泥基生物炭的施加对土壤氮素挥发的影响,二是通过室内土柱模拟淋溶实验,探究污泥基生物炭的施加对土壤有机质和氮素淋失的影响;采用盆栽试验的方法探究污泥基生物炭的施用对黑麦草发芽率、平均产量等植物生长情况的影响,结合16S r RNA测序技术和生物信息学分析,探究污泥基生物炭对黑麦草根系土壤细菌群落结构变化的影响。主要得到以下结论:热解制备污泥基生物炭作为土壤改良剂的最优工艺参数为热解终温750℃,保温时间30min,升温速率20℃/min,其阳离子交换量为113.21cmol/kg。通过热解处理,污泥中大多数重金属以可氧化态和残渣态的形态存在于污泥基生物炭中,显著地降低了污泥重金属的生物有效性和潜在生态风险。炭土混合培养21天后,在10%生物炭施加量的土壤中,反硝化细菌数量比同期的0%、1%和5%施炭量土壤分别降低1.4倍、1.2倍和1.1倍,表明污泥基生物炭的施加会抑制土壤中微生物的反硝化作用,从而降低氮素的挥发,另一方面,生物信息学分析结果表明,氨氧化细菌作为特征菌群出现,导致颗粒态有机氮以及氮肥提供的铵根更多地进行氨氧化作用,而减少了铵根挥发为氨气产生的氮素挥发,此外,污泥基生物炭的施加导致土壤微生物多样性提高,改变了土壤细菌群落结构,土壤中一些特征细菌属的相对丰度显著增加。土柱淋溶实验结果表明,相比于未施加生物炭时,生物炭施加量为10%的土壤中化学需氧量（COD）和溶解性化学需氧量（SCOD）的累计淋出量分别减少了81.89%和81.63%,污泥基生物炭主要通过固持腐殖酸类可溶性有机组分,以达到减缓土壤中溶解性有机质淋失的作用。生物炭能够对土壤中氨氮和硝态氮的淋失起到减缓作用,生物炭施用量为5%时对土壤氮素淋失的减缓最为明显,土壤中氨氮和硝态氮的淋失量分别减少了38.3%和20.4%。盆栽试验结果表明,污泥基生物炭施加量为5%时对黑麦草的发芽率、单株叶片均重和平均叶长促进作用最为明显,分别达到94%、0.1798g、13.74cm,相比于未施用时分别增加了20%、62.12%和29.15%。施炭培养30天后黑麦草根系土壤微生物群落多样性降低,微生物群落的主导群体的相对丰度普遍增加。