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生物炭是生物质在缺氧环境下高温热解得到的富碳物质,它在农业土壤改良和环境修复方面的研究受到越来越多的关注。以市政污泥为原料制备生物炭是实现污泥资源化利用的途径之一,这种方法成本低,不破坏环境、实现废物利用等优点。凹凸棒是一种廉价易得的无机矿物材料,因其特殊的纳米级晶体结构和纤维构造的孔道,对重金属离子具有很强的吸附能力,且凹凸棒在300-400℃下经过热改性后暴露出更多的内表面和活性基团,提升了吸附能力。在总结近些年的相关研究基础之上发现,目前对污泥-生物质共热解生物炭钝化重金属的研究较多,而对污泥-无机材料共热解制备生物炭的研究较少,为后续的污泥与无机物协同处置重金属提供理论依据与数据积累。其次是废弃资源污泥高效利用在钝化土壤重金属,对应对土壤污染具有重要意义,同时也为地方特色矿产凹凸棒黏土的产品开发和应用提供新方法。本研究以兰州七里河污水厂的污泥和甘肃省临泽县板桥镇凹凸棒为原料,按干物质质量分别将5%、10%、15%、20%、25%、30%的凹凸棒粉末添加入污泥中,将混合物放入真空管式热解炉中,在缺氧的环境下,以20℃/min的速度升高至350℃,并保持此温度加热2.5 h制得污泥-凹凸棒共热解生物炭,得到对照组在内的7种污泥-凹凸棒共热解生物炭,并测定生物炭基本性质和表征。采用重金属污染土壤钝化实验,用已制备的7种污泥-凹凸棒共热解生物炭按10 g/kg的添加量加入土壤,保持田间水量钝化70天,分别在钝化30天、40天、50天、60天、70天的时候对土壤进行测定。通过测定在钝化过程中Cd、Cu、Zn、Ni和Cr的总量和形态分布,以及分析各形态间不同重金属的相关性。从土壤理化性质、重金属复合污染和外源元素等角度分析了影响重金属生物有效性的主要因素及其机制。主要研究结果如下:（1）凹凸棒添加到污泥中共热解后生物炭的pH值不断升高,添加不同比例凹凸棒制备的生物炭pH值高于未添加凹凸棒制备的生物炭。共热解生物炭C、H含量逐渐下降,O含量逐渐升高,N含量略有下降,有机组分的形式发生改变,生物炭的芳香性逐渐增强,生物炭的亲水性逐渐减弱,含氧官能团的数量逐渐减少。红外光谱分析显示,污泥共热解生物炭的骨架结构应该为芳环不饱和骨架以及醛或酮缩聚结构,基团主要为酚羟基、羧基、甲基和氨基等,并且其含量均是随着凹凸棒的含量逐渐增加。通过XRD分析可知,共热解生物炭中无机灰分主要由石英（SiO2）、钾盐（KCl）、方解石（CaCO3）和磷钙矿（（Ca、Mg）3（PO4）2）等矿物成分组成。通过扫描电镜分析,共热解生物炭其中可能包括了针状晶体、束状集合体等多种凹凸棒聚集体,其呈现的显微结构特点是比较紧密。（2）运用BCR连续提取法测定污染土壤中重金属的化学形态分布,重金属Cd的酸溶态含量最高,其次是还原态的含量,氧化态含量最少。重金属Cu的4种形态含量分布比较均匀。重金属Zn的还原态含量最高,其次分别是残渣态、酸溶态和氧化态。重金属Ni中残渣态含量最高,其次是氧化态含量最高,酸溶态含量最少。重金属Cr中残渣态含量最好,其次是氧化态含量最高,还原态含量最少。（3）在生物炭钝化污染土壤过程中,各个处理中重金属Cd、Cu、Zn、Ni和Cr的形态变化均表现出由不稳定形态向着稳定形态转化的趋势。各处理不同的配比方案,对钝化过程因重金属元素的不同而各异,B3（污泥中15%凹凸棒添加量）处理对重金属Cd和Cr的钝化效果最佳;B5（污泥中25%凹凸棒添加量）处理对重金属Cu和Zn的钝化效果最佳;B0（污泥中不添加凹凸棒）处理对重金属Ni的钝化效果最佳。（4）运用可利用形态和地球化学相、重金属的活性系数、风险评估编码法等方法对重金属的生物有效性进行了研究,对Cd、Cu、Zn、Ni和Cr 5种重金属的生物可利用性和迁移能力得到的评价结果基本一致,经过生物炭钝化土壤后,土壤中重金属的的污染风险和环境风险不断下降,其中以Cd污染最严重,Ni的污染最小。（5）生物炭钝化污染土壤的过程中,综合8个处理,在不同的重金属形态中各重金属之间皆存在着明显的拮抗作用或协同作用。（6）添加不同的污泥-凹凸棒共热解生物炭后对实验所用的污染土壤的理化性质进行分析,pH、电导率、阳离子交换量、有机质都不同程度的升高,且对土壤重金属化学形态影响显著。（7）运用相关和回归分析,研究了土壤理化性质对重金属生物可利用性的影响以及重金属复合污染。重金属相互之间存在拮抗或协同污染,土壤重金属各形态之间以及各形态重金属之间存在一定的复合污染。土壤理化性质都是土壤中重金属生物可利用性的重要影响因素。