经济社会高速发展及资源开发利用带来的土壤重金属污染问题已日益凸显。重金属进入土壤后难以降解，易累积，且会随食物链富集，对动植物及人体健康造成重大危害。在众多重金属污染土壤修复技术中，原位钝化修复技术因其操作简单、成本低、见效快而受到广泛关注，其核心在于钝化材料的选择。凹凸棒石是一种层链状黏土矿物，具有丰富的孔隙结构，较大的比表面积和较多的吸附点位，有良好的吸附性和离子交换性能，被广泛应用于重金属污染修复。天然凹凸棒石常含有伴生矿物，且易团聚成晶束，影响其吸附性能。将凹凸棒石与其他材料复合，可改善凹凸棒石结构与性能，协同发挥两种材料的优势。本研究利用甘肃省储量丰富的凹凸棒石与污泥生物炭制备成复合材料，用于土壤重金属钝化。研究结果可为重金属污染土壤修复提供一种新的原位钝化材料，为市政污泥无害化处理与资源化利用提供新思路，为甘肃低品位凹凸棒石开发利用提供理论支持和数据支撑。 本研究以纯化凹凸棒石和市政污泥为原料，以FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O为改性材料，采用化学浸渍-常规热解法将市政污泥制备成铁基污泥生物炭，采用共沉淀法将纯化凹凸棒石与铁基污泥生物炭按照不同质量比（凹凸棒石：铁基污泥生物炭分别为1∶0，3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，0∶1）进行复合，制备出七种不同配比的复合材料。利用扫描电镜、傅里叶红外光谱仪和X射线衍射仪对复合材料进行微观表征；通过重金属吸附实验，研究材料对水中Cu、Cd、Cr、Zn、Ni的吸附效果，揭示其吸附机理；通过钝化实验研究复合材料对土壤理化性质、重金属生物有效态、重金属BCR化学形态及玉米生长的影响；通过指标计算，比较钝化后重金属的修复效果、生态风险、环境风险和生态毒性，评价不同材料对重金属的钝化效果。结果表明： （1）铁基凹凸棒石复合污泥生物炭材料具有更大的比表面积、更丰富的孔道结构和更多的吸附点位，复合材料中除ATP原有的活性基团外，又引入了Fe2+、Fe3+和Fe-OH等基团，更有利于吸附固定重金属。添加铁基凹凸棒石复合污泥生物炭钝化土壤后，土壤理化性质得到改善，pH、EC、CEC均升高。AS13组pH、EC最高，AS21组CEC最高。 （2）铁基凹凸棒石复合污泥生物炭材料对Cu、Cd、Cr、Zn、Ni的吸附过程符合Freundlich模型，吸附过程主要是多分子层吸附。吸附符合准二级动力学模型。在同样投加量下，AS13组五种金属的去除率都为最高。 （3）添加铁基凹凸棒石复合污泥生物炭材料可显著降低土壤中Cu、Cd、Cr、Zn、Ni的生物有效态。AS13组CaCl2浸提态Cu、Cd、Cr、Zn、Ni的含量均为所有处理组中最低，较CK分别下降48.00%、64.75%、48.64%、80.39%、38.45%。AS13组TCLP浸提态Cu、Cr、Zn、Ni的含量均为最低，较CK分别下降65.62%、69.66%、45.53%、64.90%，AS12组Cd的TCLP含量最低，较CK下降73.47%，其次为AS13组。AS13组Cu、Cd、Cr、Zn、Ni的DTPA浸提态含量均为最低，较CK分别下降69.17%、73.71%、39.49%、68.74%、70.24%。 （4）添加铁基凹凸棒石复合污泥生物炭材料钝化处理可显著改变土壤中Cu、Cd、Cr、Zn、Ni的化学形态，促使重金属由不稳定状态向稳定状态转变。AS13组处理效果最好，Cu的弱酸提取态含量较CK降低63.91%，残渣态含量升高189.76%；Cd的弱酸提取态含量降低44.34%，残渣态含量升高33.60%；Cr的弱酸提取态含量降低64.03%，残渣态含量升高188.64%；Zn的弱酸提取态含量降低50.42%，残渣态含量升高34.59%；Ni的弱酸提取态含量降低30.11%，残渣态含量升高28.54%。 （5）添加铁基凹凸棒石复合污泥生物炭材料可显著改善玉米植株的生长情况，减少玉米植株的重金属富集量。AS13组玉米幼苗地上部分鲜重、干重高于其他组，地下部分鲜重、干重和地上地下部分长度也较高，排第二，AS13组地上地下部分对Cu、Cd、Cr、Zn、Ni富集量均为最低，地上部分较CK分别降低36.62%、68.47%、75.12%、64.49%、55.92%，地下部分较CK分别降低21.79%、44.04%、48.62%、47.62%、22.12%。 AS13材料的钝化效果综合评价最好，即当凹凸棒石与铁基污泥生物炭质量比为1∶3时，复合材料有最好的钝化效果，该材料对重金属的修复指数、综合生态风险指数、环境风险指数和生态毒性均优于其他处理组。
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