剧增的城市污泥如何安全有效地处理处置已成为我国经济社会发展和生态环境保护亟需解决的技术难题。污泥土地利用作为一种环境友好的污泥资源化利用方法正在被广泛研究。开发一套适应当地生态环境条件、高效能、无危害或低危害/经济环保的污泥土地利用技术已成为污泥土地利用研究的一个重要方向。本文以西北地区广泛存在的黄土为供试母质土,以城市污泥堆肥为改良材料,以污泥中的特征重金属Cd、Cu、Zn为目标污染物,考察了污泥堆肥改良黄土的可行性和效能,研究了污染物在污泥堆肥改良黄土—植物系统中的迁移富集特征,分析了Cd胁迫水平与污泥堆肥施用量对黄土特性和重金属生物有效性的影响及其作用机制。本文的主要内容归纳如下:（1）采用基质培养（水、土）实验、浸提实验和盆栽实验等多实验相结合的方法考察了污泥及其堆肥改良黄土的可行性,结果表明:和城市污泥相比,污泥堆肥中重金属Cd、Cu、Zn的浸出浓度分别降低了33%、18%、28%,且其植物发芽率提高了60%,由此可知污泥堆肥是改良黄土的理想材料。（2）随着污泥堆肥施加量的增加,黄土肥力显著提升,植物（蚕豆）生长明显促进。当污泥堆肥施加量为30%时,改良黄土中有机质、阳离子交换量、全氮、全磷分别较纯黄土组增加了790%、288%、1846%、1077%,且30%处理组的蚕豆根、茎叶、荚、豆的生物量较纯黄土组分别增加了70%、88%、213%、275%,表明单次施加30%污泥堆肥改良黄土的效能最高。污泥堆肥改良组重金属的生物富集系数（BCF）高于纯黄土组,而其迁移系数（TF）低于黄土组。此外,施加堆肥后,黄土性质的改变影响了不同重金属离子浓度及其交互作用,植物地上部位生物质的显著增加改变了植物体内重金属的分布,上述两种变化共同影响了重金属在改良黄土中的生物有效性。（3）蚕豆株高和生物量的变化受到改良黄土肥力水平的显著影响,其体内重金属的含量与堆肥施用量、Cd胁迫水平显著相关。当受到外源Cd胁迫(2¹8mg kg^-1)时,改良黄土中Cd的活性增高,蚕豆BCF_Cd>1,Cd可能通过质外体吸收从土壤进入植物根系;但是,所有处理组中蚕豆的TF_Cd<1,这与蚕豆的生理调节机制、生物质“稀释”效应和Cu²⁺、Zn²⁺与Cd²⁺之间的拮抗作用有关。重金属在蚕豆体内的分配系数表明施加污泥堆肥有助于植物根部截留重金属,截留率≥75%。虽然人体摄入蚕豆籽粒后Cd、Cu、Zn的暴露水平远低于PDTI和我国膳食中营养元素的相关推荐值,但因Cd的人体健康风险水平随Cd胁迫水平的增大而增加,故需要在污泥堆肥改良黄土过程中重点监控Cd元素的变化。（4）黄土粒径、浸提剂种类和浸提时间均对黄土重金属的浸提效果有影响。其中采用乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）对0.15 mm粒径黄土浸提90 min,Cd、Zn的浸提效果最佳,浸提率分别为40.69%、82.17%;采用二乙基三胺五乙酸（DTPA）对0.85 mm粒径黄土浸提90 min,Cu浸提率可达95.47%;黄土对重金属的固持能力排序为Cd>Zn>Cu。黄土对Cd²⁺(初始浓度为0、1.5、5、10、18、30 mg L^-1)的吸附量和解吸量均随Cd²⁺初始浓度增大而增大,Cu²⁺和Zn²⁺的释放率也随之增高;黄土中加入污泥堆肥DOM（可溶性有机质）会降低黄土对Cd²⁺的吸附,促进黄土对Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺的解吸。随着污泥堆肥配比的增加,改良黄土DOM的总有机碳及重金属含量随之增加,而pH略微下降（ΔpH=0.13）;去除改良黄土的DOM会增加改良黄土对低浓度Cd²⁺的吸附量,但会降低其对高浓度Cd²⁺的吸附效率。傅里叶红外光谱（FI-IR）结果表明改良土中官能团对Cd²⁺吸附无贡献;在2θ=27.48°、27.56°处X光衍射仪（XRD）粘土矿物衍射峰解析结果表明粘土矿物对Cd的络合反应增强了黄土对Cd的吸附能力。综上所述,污泥堆肥可加速黄土发育,提升其肥力,并促进植物生长,是理想的黄土改良剂;污泥堆肥施加量与Cd胁迫水平对植物生长和重金属生物有效性均有显著影响,且其影响强度与黄土理化性质（pH、粘土矿物、DOM等）的变化程度密切相关。重金属Cd是污泥堆肥改良黄土过程中的限制性因子,需加强监控。