底泥是环境污染物的源和汇。多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)是国内外重点关注的持久性有机污染物(部分PCBs具有“三致”效应)。文献报道,中国很多河流、湖库、海湾地区底泥PCB污染严重。修复剂原位治理污染底泥技术是一种新型、高效、“绿色”治理技术,但此技术并未广泛应用于实际污染环境,其主要原因在于使用修复剂后的长期治理效果及生物效应并未明确。本研究以原炭、电厂灰、果壳活性炭和木炭为主要研究对象,以低密度聚乙烯膜(LDPE)被动采样监测技术为治理效果评估方法,以摇蚊幼虫为生物效应分析的指示生物,对比研究不同炭质修复剂对PCB污染底泥的治理效果,以及投加修复剂后对指示生物的影响,目的在于揭示不同炭质修复剂治理PCB污染底泥的机理,以及对生物的影响规律,为修复剂原位治理技术的实际应用奠定基础。主要研究结论如下:(1)4种炭质修复剂理化性质差异较大。木炭和果壳活性炭具有较发达的孔隙结构(微孔孔容贡献率分别为14.44%,13.71%),比表面积较大(BET比表面积分别为399.78m2/g,369.36m2/g);相比之下,原炭和电厂灰孔隙结构不发达(微孔孔容贡献率分别为10.88%,1.90%),比表面积较小(BET比表面积分别为 95.27m2/g,8.55m2/g)。(2)对比4种炭质修复剂总PCB的去除率,其中电厂灰最低(81.25%),原炭次之(89.18%),木炭和果壳活性炭较好(分别为97.34%,94.20%),治理效果排序基本与修复剂比表面积大小排序相匹配,说明比表面积是影响治理效果的主要因素。对于不同PCB分子,不同炭质修复剂的治理效果有所差异,电厂灰和原炭的治理效果与PCB分子直径以及辛醇-水分配系数呈显著的负相关关系(P≤0.05);木炭和果壳活性炭,这种相关关系不显著(P>0.05),说明由于具有丰富的孔隙结构,木炭和果壳活性炭治理效果不易受PCB分子差异的影响。修复剂投加量对治理效果的影响因不同修复剂而不同,对于电厂灰,修复剂投加量增大,治理效果显著提高,但对木炭和果壳活性炭影响不大。PCB污染底泥治理动力学研究表明,二级动力学方程能够很好地拟合炭质修复剂吸附PCB的动力学过程(R2>0.99),并且4种炭质修复剂对各个PCB的qe值大小排序也与修复剂比表面积大小排序相匹配,进一步说明比表面积是影响治理效果的主要因素。(3)4种炭质修复剂本身都对生物的存活、生长发育有一定的抑制作用,并且会导致SOD酶活性的降低以及CarE酶活性(即生物毒性)升高;电厂灰的抑制作用最强(治理1个月:存活率降低约10%,CarE酶活性升高约20 U/g),其次是原炭、果壳活性炭,木炭抑制作用最小(治理1个月:存活率为降低约1%,CarE酶活性升高约2U/g);随着修复剂投加量的增大,抑制作用增强(电厂灰生物全部死亡)。PCB污染底泥中投加原炭、木炭和果壳活性炭,能够缓解PCB对生物的不利影响;随着治理时间的延长,对生物的不利影响有随之降低;但是修复剂投加量增大时,对生物存活的不利影响有所增强。综合治理效果及生物影响,木炭在投加量为5%的情况下,在较短的治理时间内治理效果较好,且生物影响较小,是4种炭质修复剂中最为理想的PCB污染底泥修复剂。电厂灰的治理效果最差,且对生物的不利影响较大,不建议用于实际治理过程中。