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如何实现市政污泥的无害化、稳定化、减量化和资源化,已经成为环境保护研究领域的重要课题之一。热解是一种环境友好的污泥资源化处置技术,可以有效地减少污泥体积,杀死病原体,并将污泥中的有机物转化为生物能（生物油和合成气）和生物炭产品,但污泥生物炭中有机碳含量较低,其中含有的重金属可能对环境带来的危害也不能忽视;同时污泥基生物炭在重金属污染土壤修复领域中的利用也有待进一步深入研究。本文在污泥基生物炭性质分析的基础上,研究热解温度、农林废弃物种类及其混合比对污泥和农林废弃物共热解生物炭性质的影响;同时对共热解过程中重金属迁移转化行为和固定机理进行了研究;探讨了污泥和农林废弃物共热解生物炭、污泥和木屑共热解生物炭在重金属污染土壤中利用的可行性;并通过盆栽实验对比研究了污泥生物炭、农林废弃物生物单独热解生物炭、污泥和农林废弃物共热解生物炭对土壤中重金属迁移转化的影响,旨在为污泥热解资源化利用提供一定的依据。本研究得到的主要结果如下:污泥单独热解过程中,当热解温度由300°C提高至800°C时,污泥中灰分大多保留在生物炭中（保留率为83.2%～91.2%）,但挥发分则在热解过程中损失较多（保留率为46.6%～76.9%）。热解温度为400℃和800℃时,能得到比表面积和微孔体积更高的污泥生物炭;同时提高热解温度有利于提高污泥生物炭的吸附性能。因此污泥生物炭的主要性能指标和热解温度密切相关,改变热解温度可通过改变生物炭组成进而影响生物炭的吸附性能,但污泥生物炭比表面积主要由污泥的分解特性决定。污泥和农林废弃物（稻壳、木屑）共热解过程中,在相同热解温度（300～600°C）下,污泥和不同农林废弃物共热解生物炭的产率低于污泥单独热解,其有机碳含量有所升高,但生物炭的pH变化不大。元素分析结果表明,污泥和稻壳共热解生物炭样品中有机碳含量在16.28%～38.76%之间,污泥和木屑共热解生物炭中有机碳含量范围为16.28%～50.82%;当热解温度为500°C,木屑添加比例为50%时,生物炭中的有机碳含量最大值为50.8%,为相同条件下污泥污泥单独热解的2.98倍;但热解温度为600°C时,共热解生物炭的炭化程度有所提高。可见,热解温度和农林废弃物混合比是影响生物炭性质的主要因素,但热解温度对生物炭性质的影响均大于农林废弃物混合比。热解后生物炭中Pb的固定率在90%以上,Cd的固定率在70%以上,且当农林废弃物混合比为50%,且当热解温度为600°C时,热解生物炭中Pb和Cd的浸出率均最低。形态分析结果表明,生物炭中的Pb和Cd大部分以稳定的残渣态存在,且当稻壳、木屑混合比分别为50%,热解温度为600°C时,生物炭中稳定态Pb和Cd含量最高。此外,共热解生物炭中Pb和Cd的环境风险等级（RAC）为低风险（LR）或者无风险（NR）,相比热解前污泥样品降低了1～2个等级。通过红外光谱和X射线荧光光谱进一步分析表明,在热解过程中原料中的Pb和Cd可能主要通过在硅铝化合物表面生成PbAl2O4和CdAl2O4沉淀的方式被固定。综合来看,在污泥和农林废弃物共热解过程中Pb和Cd均被很好的被固定,但污泥和稻壳共热解对Pb和Cd的固定效果好于污泥和木屑共热解,且本实验条件下较高的农林废弃物混合比（50%）对重金属的固定更为有利。通过污泥和稻壳、污泥和木屑共热解生物炭和土壤混合培养实验发现,在铅镉污染土壤中施用两种生物炭后,土壤pH值和有机碳含量均有上升趋势。当土壤培养时间为30天、生物炭施用量为5%时,添加污泥和木屑生物炭后土壤Pb和Cd浸出量分别降低75.1%和11.1%,而添加污泥和稻壳生物炭后Pb和Cd浸出量分别降低84.5%、27.7%。同时,形态分析表明,施用两种生物炭后,土壤中不稳定Pb和Cd含量降低,当土壤培养时间为30天时,土壤中Pb和Cd逐渐趋于稳定,且生物炭施用后并未提高土壤生态风险评价等级。此外,两种生物炭对土壤中Pb形态分布影响没有明显差异,但在相同条件下,污泥和稻壳共热解生物炭处理下土壤中Cd更稳定。总体来看,土壤施用两种生物炭后,均可一定程度上减小土壤中Pb和Cd的浸出毒性,且相同条件下污泥和稻壳共热解生物炭对土壤重金属的稳定效果好于污泥和木屑共热解生物炭。通过盆栽实验对比研究了污泥生物炭、稻壳生物炭、污泥和稻壳共热解生物炭对铅镉污染土壤性质和重金属有效性的影响,结果发现污泥和稻壳共热解生物炭对土壤pH值的影响更小,但对土壤有机碳含量的影响介于污泥生物炭和稻壳生物炭之间。土壤中添加三种生物炭均可显著降低土壤中有效态Pb和Cd含量（P<0.05）,三种生物炭对土壤中Pb的固定率分别为20.3%、15.0%和15.5%,对Cd的固定率分别为27.5%、16.3%、26.0%。但三种生物炭施用土壤后,不同处理下玉米幼苗吸收Pb和Cd量的大小顺序为:污泥和稻壳共热解生物炭<污泥生物炭<稻壳生物炭,表明污泥和稻壳共热解生物炭在固定土壤重金属的同时,可更好的抑制植物对Pb和Cd的吸收。通过拉曼光谱对生物炭结构的解析可以判断,污泥和稻壳生物炭的芳香化程度较高是其抑制重金属吸收的主要原因。综合来看,污泥和稻壳共热解生物炭对铅镉污染土壤中重金属的稳定效果好于污泥生物炭和稻壳生物炭。本研究结果表明,污泥和农林废弃物共热解是实现污泥资源化利用的有效手段,在共热解过程中重金属可以得到有效的固定,同时污泥和农林废弃物共热解生物炭在土壤应用领域中有着广泛的应用前景。