环保部与国土资源部联合公布的《全国土壤污染状况调查公报》（2014.4.17）显示,全国耕地土壤点位超标率高达19.4%,其中以镉污染最为严重,样点超标率达到7.0%。植物修复一般认为是一种低投入技术,随着植物修复技术应用的普及,修复后大量植物收获物的安全处置和资源化利用成为难题。修复植物热解制备生物炭技术具有占地面积小、减容率高等优点,正得到广泛关注。生物炭钝化修复重金属污染农田土壤,因周期相对较短、修复效果稳定,可以作为一种有效治理重金属污染土壤的方法。本文以修复植物油菜（Brassica napus L.）、巨菌草（Pennisetum sinese）、黑麦草（Lolium perenne L.）和大田水稻（Oryza sativa.）秸秆为原料热解制备生物炭,研究热解过程中重金属Cd的迁移转化规律,并通过室内土壤培养实验和盆栽实验,研究生物炭对重金属Cd污染农田土壤的修复效果,为修复植物安全处理和资源化利用提供新途径。论文主要工作和结论如下:（1）以采自重度镉污染农田的修复植物油菜、巨菌草、黑麦草和轻度镉污染农田的水稻秸秆作为原材料,采用三段式反应真空气氛炉进行热解制备生物炭,研究热解温度对热解产物（热解气、生物炭和生物油）的分布、Cd的迁移行为和形态的影响,评价镉的浸出特性以及潜在环境风险,并通过EDS元素分析、BET、FTIR、SEM等表征手段对生物炭的基本理化性质进行研究,从而优选出一种热解温度方案。结果表明:热解法是一种有效的处理修复植物残渣的方法,热解可以安全地处理植物废弃物,使得重金属Cd可以稳定在生物炭中。提高热解温度（300～700℃）有利于生物炭孔隙结构的形成,促进了生物炭的芳构化和碳基体内Cd的稳定,将修复植物体内富集的Cd转移,转化为可氧化态（F3）和残渣态（F4）。Cd的行为分析和潜在的环境风险评价表明,修复植物在高温（600℃及以上）下产生的生物炭是环境可接受的,并且可能具有进一步应用的潜力。（2）基于600℃热解温度制备出的油菜、黑麦草和水稻秸秆生物炭,采用Fe盐混合、紫外照射以及两者联合的三种方式对生物炭进行改性。以采自河南某地重度镉污染农田土壤为研究对象,开展室内土壤培养实验,研究不同种类、不同改性方式及不同添加量的生物炭对土壤pH、EC值以及生物有效性和形态的影响。结果表明:不同的生物炭均能提高土壤pH值和EC值,降低土壤中镉的生物可利用态含量,其中紫外改性黑麦草生物炭添加量为6g/kg（LPBC-UV-6）时土壤中镉的生物可利用态含量与空白组（CK）相比降幅最大,为79.2%,比未改性生物炭降低幅度更大,且各处理与对照相比均达显著水平;不同生物炭处理后,土壤pH值及有效态Cd含量呈现了很好的相关性;土壤中不稳定的形态（弱酸提取态和可还原态）的Cd向可氧化态转化的能力随着紫外改性生物炭添加量的增加而加强,而不能被生物利用的残渣态Cd基本保持不变。三种改性方法中,以紫外改性生物炭对土壤中Cd的钝化效果最佳。（3）基于优选出的三种紫外改性生物炭和采自河南某地的重度镉污染农田土壤,开展为期两个月的香菜盆栽实验,研究不同种类生物炭及其添加量对土壤pH、EC值、有效态Cd和香菜生物量及其Cd的分布的影响。结果表明:紫外改性生物炭能够显著降低土壤中镉有效态含量,其中,与CK相比,土壤中镉有效态降低幅度最大的为紫外改性黑麦草生物炭添加量为6g/kg时的处理（LPBC-UV-6）,降低率为77.2%。此外,生物炭还能够促进香菜的生长和含水率,与CK相比,紫外改性水稻秸秆生物炭添加量为6g/kg时的处理（OSBC-UV-6）使香菜生物量和含水率分别增长46.7%和5.7%。生物炭还能减少香菜对土壤中重金属Cd的吸收,随着生物炭施加量的增加,香菜植株地上部和地下部的镉含量显著降低,地上部和地下部Cd含量降低幅度最大的处理为LPBC-UV-6,分别降低了92.0%和73.4%,同时,香菜地上和地下部的富集系数和转运系数随生物炭施用量的增加而呈现减小的趋势。通过对土壤pH值、EC值、土壤有效态Cd、香菜地上部和地下部重金属含量的相关分析得出,五种指标之间呈现出很好的相关性。总体而言,在修复Cd污染农田土壤的效果方面,紫外改性黑麦草生物炭的修复效果最佳。综上所述,热解法可以安全处置修复植物,600℃及以上热解温度下产生的生物炭是环境可接受的,并且可以进一步应用于农田土壤的修复,修复效果主要体现在:提高土壤pH值和EC值;降低土壤中镉的生物可利用态含量;使土壤中的镉形态趋于稳定;提高植物的生物量和含水率以及减少Cd在植物体内富集。本研究对修复植物热解制备生物炭的安全利用和资源化利用具有很大的意义。