随着城市化和工业化进程的加快,水体重金属污染问题已经成为阻碍社会发展的重大环境问题。底泥是水体中重金属的主要积累场所。因为重金属具有高毒性、不可生物降解性和生物蓄积性等特点,所以进入水体中的重金属可以通过吸附、络合和沉淀等作用不断地在底泥中积累,使得底泥成为重金属重要的储藏库。底泥中的重金属在一定条件下又可向上覆水中释放,影响水体的水质,对水生生态环境构成威胁。对受重金属污染底泥的环保疏浚是受重金属污染河流、湖泊修复和综合整治的重要手段,该方法可以有效控制污染底泥中重金属的释放、减少重金属的生物有效性。如果疏浚底泥直接堆积到土地上的话,会侵占土地资源,还有可能释放污染物而造成二次污染。重金属的释放问题是处理重金属污染疏浚底泥需要重点关注的问题。稳定化技术是一种受污染底泥的修复技术,其主要原理是将污染物转变为低溶解度、低迁移性及低毒性物质的过程。疏浚底泥稳定化处理是应用该原理,通过投加化学药剂或材料的方式,将底泥中污染物转变为强稳定性的形态,从而可以减轻疏浚底泥的生态风险问题。赤泥是氧化铝铝土矿精炼过程中产生的一种工业固体废物,其主要成分为氧化铁、氧化铝和二氧化硅等。已有研究证明赤泥可以吸附去除水中的重金属。水产废弃物来源广泛、成本低廉,且不同水产废弃物主要成分通常不同。例如,鱼骨主要成分为磷灰石,蟹壳主要成分为含镁方解石,蚌壳主要成分为文石。有研究表明磷灰石、方解石可以有效吸附水中的重金属。若利用赤泥和水产废弃物来稳定疏浚底泥中的重金属,预期可以实现重金属的稳定化,还可以实现废弃物的资源化利用。这对于受重金属污染疏浚底泥的资源化利用具有重要意义。目前,国内外关于赤泥投加量与其稳定底泥中重金属的性能之间定量关系尚了解不够。另外,国内外关于蚌壳、蟹壳和鱼骨对底泥中重金属钝化作用的差异性也了解不够。为此,本研究开展了以下两方面的研究:（1）赤泥对水中重金属的吸附特征与机理以及投加量对赤泥稳定底泥中重金属的影响;（2）蚌壳、蟹壳和鱼骨对底泥中重金属钝化作用的差异性研究。本研究所取得的成果具体阐述如下:（1）赤泥对水中重金属的吸附特征和机理以及投加量对赤泥稳定底泥中重金属的影响。选用赤泥作为底泥重金属稳定化材料,通过X射线衍射（XRD）、X射线荧光（XRF）、比表面积及孔径分析和X射线能谱（EDS）对赤泥的理化性质及结构特征进行分析,采用X射线光电子能谱（XPS）对吸附重金属前后赤泥进行对比表征,采用批量吸附实验考察赤泥对水中Pb（II）、Cu（II）、Cd（II）、Ni（II）和Zn（II）的吸附特征,采用浸出毒性实验（TCLP）考察赤泥添加对底泥中重金属浸出毒性的影响,采用重金属形态提取实验（BCR）考察赤泥添加对底泥中重金属赋存形态的影响,探讨赤泥用量与底泥重金属稳定化效果之间的定量关系。研究结果发现:（1）赤泥对水溶液中的Pb（II）、Cu（II）、Cd（II）、Ni（II）和Zn（II）均表现出良好的吸附性能;与Freundlich等温吸附模型相比,Langmuir等温模型能更好地拟合赤泥吸附水溶液中Pb（II）、Cu（II）、Cd（II）和Zn（II）的等温线数据,而Freundlich等温吸附模型能更好地描述赤泥吸附水溶液中Ni（II）的等温线数据;根据Langmuir等温模型确定的赤泥对水中Pb（II）、Cu（II）、Cd（II）、Ni（II）和Zn（II）的最大吸附容量分别为296、39.2、70.2、46.0和50.7 mg/g;与准一级动力学模型和准二级动力学模型相比,赤泥吸附水溶液中的Pb（II）、Cu（II）、Cd（II）、Ni（II）和Zn（II）的动力学数据更符合Elovich模型。（2）赤泥添加可有效降低底泥中Pb、Cu、Cd、Ni和Zn的TCLP浸出浓度,且高赤泥投加量有利于降低底泥中Pb、Cu、Cd、Ni和Zn的TCLP浸出浓度。（3）赤泥添加可以促使底泥中Pb的形态由可交换态和可还原态向残渣态转变,也可以促使底泥中Cu、Cd、Ni和Zn的形态由可交换态向可还原态和残渣态转变,这使得底泥中Pb、Cu、Cd、Ni和Zn更加稳定。（4）赤泥对底泥中可移动态Pb、Cu、Cd和Ni的稳定化效果与添加的赤泥剂量之间具有良好的线性关系,该线性关系可以用来计算稳定底泥中可移动态Pb、Cu、Cd和Ni所需的赤泥添加量。（2）蚌壳、蟹壳和鱼骨对底泥中重金属的钝化作用及其差异性。采集蚌壳、蟹壳和鱼骨等水产废弃物作为原料,采用热处理方法制备得到用于底泥中重金属钝化的粉末状蚌壳、蟹壳和鱼骨,采用XRD和XRF对这三种材料进行表征,通过批量吸附实验考察投加量对蚌壳、蟹壳和鱼骨吸附水中Pb（II）、Cu（II）和Cd（II）的影响,通过浸出毒性实验（TCLP）考察蚌壳、蟹壳和鱼骨添加对底泥中Pb、Cu和Cd这三种重金属的TCLP浸出浓度的影响,采用重金属形态提取实验（BCR）考察蚌壳、蟹壳和鱼骨添加对底泥中Pb、Cu和Cd赋存形态的影响,探讨了这三种材料对底泥中这三种重金属的稳定效果与其投加量之间的关系,分析了这三种材料对底泥中Pb、Cu和Cd钝化作用的差异性。研究结果发现:（1）鱼骨、蟹壳和蚌壳吸附水中Pb（II）、Cu（II）和Cd（II）的性能良好。（2）鱼骨、蟹壳和蚌壳均可降低底泥中Pb、Cu和Cd的TCLP可浸出浓度,且鱼骨和蟹壳对底泥中Pb和Cd的TCLP可浸出浓度的削减率明显大于蚌壳。（3）蟹壳和鱼骨添加会促使底泥中Pb的形态发生显著变化,导致底泥中可交换态和可还原态Pb向残渣态Pb转变,而蚌壳的添加对底泥中Pb赋存形态的影响则较小;蟹壳和鱼骨添加会促使底泥中Cd的形态发生显著变化,导致底泥中可交换态Cd向可还原态和残渣态Cd转变,而蚌壳的添加对底泥中Cd赋存形态的影响则较小;蚌壳、蟹壳和鱼骨添加均可降低底泥中可交换态Cu的含量,且蟹壳和蚌壳添加对底泥中可交换态Cu的影响大于蚌壳。（4）蟹壳和鱼骨添加对底泥中可移动态Pb、Cu和Cd的钝化量与其投加量之间存在较好的线性关系;蚌壳的添加比例与其对底泥中潜在可移动态Cu的钝化量有相对良好的线性关系。以上结果说明,赤泥是一种有希望的钝化底泥中Pb、Cu、Cd、Ni和Zn的稳定化材料,且其对底泥中可移动态Pb、Cu、Cd和Ni的钝化量与其投加量之间存在较好的线性关系。蟹壳和鱼骨是一种有希望的钝化底泥中Pb、Cu和Cd的稳定化材料,且其对底泥中可移动态Pb、Cu和Cd的钝化量与其投加量之间存在较好的线性关系。