集约化畜禽养殖导致粪便产量巨大,处理困难。我国“十三五”规划提出,就近利用农村能源是解决大规模畜禽养殖场粪污处理和资源化问题的主要方向。然而,在沼气工程迅速发展的同时,其产生的厌氧发酵残余物沼渣,含有较多的有机物,同时也含有一定量的重金属和有机污染物;如果不加以合理处理,将会对环境造成二次污染。高温堆肥是实现沼渣无害化、资源化和减量化的主要技术之一。但由于畜禽养殖的饲料中大量使用添加剂,导致猪粪沼渣中Cu、Zn等重金属元素含量超标,限制了其进一步利用。深入理解沼渣堆肥过程中重金属形态和有机物结构的变化,是沼渣资源化安全利用的基础和前提。本论文以规模生猪养殖场的猪粪沼渣和水稻秸秆为原料,采用同步辐射红外显微成像技术（SR-FTIR）,研究了堆肥前后沼渣颗粒中有机官能团的空间分布特征;同时,利用欧州共同体标准物质局（BCR）提出的四步提取法,对沼渣中重金属的形态进行分级提取,研究了沼渣堆肥过程中Cu、Zn形态的变化;最后利用蚯蚓堆肥,探究了蚯蚓对沼渣中重金属的富集效果。全文主要研究结果如下:（1）同步辐射红外显微成像图表明,堆肥前后的沼渣样品中均同时出现了脂肪类（2930 cm-1）,羧酸类（1721 cm-1）,木质素类（1436 cm-1）和碳水化合物类（1234,1020和866 cm-1）等有机官能团的特征峰。沼渣堆肥前,沼渣样品外部的脂肪组分是已被沼气发酵过程中的微生物优先降解,而羧酸和木质素则很少被降解,同时沼气发酵过程形成了富含C-O的碳水化合物类物质。（2）与沼渣堆肥前相比较,沼渣堆肥后,样品外部的1721 cm-1和1234 cm-1特征峰几乎消失,并在1715 cm-1和1156 cm-1处形成新的特征峰,该新形成的2个特征峰可能与堆肥腐殖化过程相关。（3）由于沼渣中的有机质被微生物消耗,导致沼渣堆肥对重金属Cu、Zn有浓缩作用,堆肥处理后Cu、Zn分别平均浓度增加了 28%和38%。堆肥处理后沼渣中可交换态Cu、Zn的含量明显降低而残渣态浓度普遍升高;且高温堆肥对Cu的钝化效果更好。（4）通过蚯蚓堆肥能够减少沼渣中重金属的含量,且蚯蚓对沼渣中的Zn的富集效果比Cu好;当培养密度为72 g/kg时,培养到第12天时,蚯蚓对Cu的吸收效率最高达到72.6 mg/kg;当培养密度为36 g/kg时,培养到第4天时,蚯蚓对Zn的吸收效率最高达到334mg/kg。综上,猪粪沼渣和秸秆进行高温堆肥处理可有效降低沼渣中重金属的生物有效性,减小沼渣在环境中的生物毒性。蚯蚓堆肥能够降低沼渣中重金属Cu和Zn含量,使沼渣能够得到无害化、资源化、安全化处理。同步辐射红外显微成像技术有望作为表征沼渣堆肥过程有机物演变特征及堆肥腐熟的一个新手段。