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随着底泥重金属污染日益加剧,重金属污染底泥的修复已经成为当前研究的热点。底泥中汇集的镉(Cd)、铅(Pb)等重金属容易在外界环境条件发生变化的情况下重新释放进入水体。因此,探索一种有效且安全的污染底泥修复技术尤为必要。底泥原位修复技术由于投资小、操作容易、不易产生二次污染等优点,成为解决水体沉积污染物的一个重要方向。采用固定的方法吸附固定重金属污染物,是实现底泥原位修复的重要途径之一。生物炭是在低温(<700℃)缺氧条件下热解而成的富碳产物。以生物炭作为重金属吸附剂修复污染底泥是一种很有潜力且低成本的途径,这归因于生物炭的高比表面积,含有多种活性官能团,高pH值和CEC等特性。此外,湿地生态修复植技术的广泛应用产生大量的植物残体,如何处置植物秸秆以防止其在水中腐烂分解造成水体二次污染也是一个亟待解决的问题。因此,本文选取湿地修复植物再力花{Thalia dealbata)和香根草(Vetiveria zizanioides L.)为原材料制备生物炭(生物炭分别标记为TD和VZ)进行实验,研究生物炭对底泥吸附固定重金属的影响,探索污染底泥和湿地植物秸秆无害化和资源化的可行性。本文主要采用批量平衡实验、淋洗柱实验、盆栽试验研究比较生物炭TD和VZ对底泥吸附固定重金属Cd、Pb的影响。主要得到以下结论：1、采用批量平衡实验研究比较了再力花(Thalia dealbata)和香根草(Vetiveria zizanioides L.)秸秆制备的生物炭TD和VZ对Cd、Pb的吸附能力。结果表明,两种生物炭对重金属均有很强的吸附能力,相比VZ、TD表现出更好的吸附Cd、Pb的能力。从单一系统可知,生物炭TD和VZ对Cd、Pb的吸附曲线非常符合Langmuir模型,TD对Cd、Pb的最大吸附量(Qm)分别为193.2,227.3mg g-1, VZ对Cd、Pb的最大吸附量分别为181.1、217.8mg g-1.复合系统中,共存离子的存在减少了生物炭对重金属的最大吸附量,两种生物炭对Pb的吸附能力均强于对Cd的吸附能力。竞争环境下,生物炭对Cd的吸附受Pb的影响大于Cd对Pb吸附的影响。此外,复合溶液系统中TD对Cd与Pb的总吸附量(Qm(cd+Pb)=233.6mgg-1)高于单一溶液系统中Cd或Pb的吸附量(Qmcd=193.1mg g-1, QmPb=227.3mg g-1),这表明TD较VZ更适合作为复合污染修复的钝化剂。平衡液吸附重金属前后pH、电镜图(SEM)和红外光谱图(FTIR)的变化预示着生物炭对Cd和Pb的去除主要归因于沉淀作用和重金属与生物炭表面的有机官能团的络合作用。2、通过批量平衡实验研究生物炭对底泥吸附解吸重金属的影响。结果表明,两种生物炭均显著提高了底泥吸附固定Cd、Pb的能力,TD促进底泥吸附Cd、Pb的能力优于VZ。在单一系统中,Langmuir和Freundlich模型均可用于描述吸附曲线。添加TD后,底泥对Cd、Pb的最大吸附量分别达8.8、13.7mg g-1,与对照相比分别提高了15.26%、22.12%；添加VZ后,底泥对Cd、Pb的最大吸附量分别达8.3、11.9mgg-1,与对照相比分别提高了9.34%、5.89%。复合系统中,添加TD后,底泥对Cd、Pb的最大吸附量分别达6.0、7.2mg g-1与对照相比分别提高了11.99%、22.71%；添加VZ后,底泥对Cd、Pb的最大吸附量分别达5.6、6.5mg g-1,与对照相比分别提高了4.31%、9.83%。与单一系统相比,共存离子环境下,底泥对Cd、Pb的最大吸附容量降低,固持能力增加,且Pb对Cd的影响更大。淋洗柱实验结果进一步证实,生物炭的存在抑制了污染底泥中Cd、Pb的释放,且添加TD的底泥对Cd、Pb均显示出更强的吸附固定能力。以上结果表明两种湿地植物秸秆所制生物炭均有利于减少污染底泥中重金属的释放,可用于底泥的原位修复。3、采用发芽试验和盆栽试验研究了生物炭对植物生长的影响。发芽试验结果显示,生物炭的应用提高了白菜种子的发芽率,但是推迟了发芽时间。盆栽试验显示随着生物炭使用剂量的增加,底泥的pH升高0.00～0.2个单位,白菜生物量提高了35.6%-148.7%,叶绿素含量升高了40.7%-105.2%,底泥中有效性Cd含量分别降低了9.8%-31.7%,植物的地上部分和底下部分中的有效性Cd含量分别降低了17.0%-48.5%和19.7%-54.9%。结果表明生物炭对底泥中重金属具有很强的吸附力,可显著地减少底泥中Cd的生物有效性,促进植物生长。