土壤重金属污染问题日益凸显，污染土壤的治理与修复受到国家与社会的广 泛关注。快速、高效的原位钝化技术是通过添加外源钝化材料改变土壤中重金属 的化学赋存形态，降低土壤生态风险的有效手段之一。生物质炭作为一种新型土 壤生态修复材料，引起了环境工作者的广泛关注。鉴于生物质炭的钝化效能太低， 对生物质炭进行改性提质以满足工程应用的需求是当前的研究热点之一。基于此， 本论文以水热炭为主要研究对象，利用不同改性技术手段开发制备了高效生物质 基土壤生态修复材料，并探究了其对于土壤中重金属的钝化效能与作用机制。具 体研究成果如下：

      （1）利用氧化钙辅助水热炭化技术制得了性能提升的碱性水热炭材料。研究 发现该方法可以促进生物质中纤维素的水解，增加材料的孔隙率和表面含氧官能 团的活性，促进材料的去质子化和无定型转化，从而增加水热炭对于重金属的配 位结合。碱性水热炭显著提升了土壤的理化性质，增加了土壤的保水、保肥能力 以及通过沉淀作用增加了其对于土壤中重金属的钝化效能。相较于传统的酸性水 热炭，碱性水热炭对于土壤中铅和镉的钝化效能分别增加了 95.1％和 64.4％，同 时使污染土壤的生态风险降低了 46.2%。

       （2）以木屑水热炭为母体，利用表面修饰技术制得了性能提升的改性水热炭 材料。研究发现该方法可以有效实现调节水热炭的表面电荷特性，优化孔隙结构， 并通过活性基团的引入实现水热炭表面功能强化。相较于传统水热炭，氧化改性 后的水热炭对于铅的吸附去除能力提升了 42 倍，重金属作用机制主要为羧基、 羟基的表面配位及阳离子-π 键作用；接枝改性水热炭对于重金属污染土壤表现出 优异的修复效能，其对铜的钝化效能最高可达 98.1%，并可有效促进植物的生长 和减少植物可利用的重金属含量。

       （3）基于共热技术，制备得到了性能提升的农业废弃物与矿物复合材料。研 究发现，矿物的引入可以促进生物质炭化过程，提高炭化产率。相较于传统水热 炭，秸秆-凹凸棒复合材料对于镉污染土壤表现出更优异的修复效能，有效降低 了 91.0%酸溶态镉的含量。同时，秸秆-凹凸棒复合材料有效降低了污染土壤的生 态风险、钝化了植物可利用镉和促进了作物增产；相较于传统热解炭，秸秆-粉煤灰复合材料对于铅镉复合污染土壤的钝化效能分别提升了 77.1%和 42.7%。同时， 秸秆-粉煤灰复合材料促进了水稻的生长，并有效降低了植物组织中重金属的积 累。