中文摘要：

立足于重金属污染土壤治理的热点及难点问题。以纳米黑碳做重金属钝化剂，并对其进行氧化改性，以提高其钝化能力。通过吸附热力学和动力学实验，研究其对重金属的吸附机理，并借助现代仪器分析手段对其形貌结构、电动特性、分子基团等进行鉴定,优化其制备工艺。通过培养实验、根际微区实验研究其对土壤中重金属的钝化机理。通过渗漏试验，降解实验、生物效应实验、钝化稳定性实验等研究其土壤环境行为和环境效应，明确其环境风险的大小。特点在于首先，选择的纳米黑碳不仅对重金属具有强吸附能力，且在土壤中普遍存在，是环境友好的；其次，通过对其氧化改性，进一步提高钝化修复效率；再者，在利用改性纳米黑碳在土壤修复中的有益作用外，充分考虑其可能存在的生态环境负面效应，降低潜在的环境风险。目的是为发展实用、经济、安全的重金属污染土壤钝化修复技术提供理论依据。对重金属污染土壤，尤其是重金属复合污染土壤的修复有重要的理论意义

结论摘要：

本项目针对我国轻微、轻度重金属污染土壤修复的需要，以纳米黑碳（BC）为原料，通过表面氧化改性，提高其对重金属的钝化能力。借助现代仪器分析手段，通过培养实验、根际微区实验、渗漏柱实验等研究其对土壤中重金属的钝化机理、土壤环境行为和环境效应，为发展实用、经济、安全的重金属污染土壤钝化修复技术提供理论依据。 主要研究结果（1）研发了硝酸-高锰酸钾混合氧化剂，两段式氧化法的纳米黑碳表面改性新工艺。氧化改性后纳米黑碳对Cu的最大吸附量为比未改性前高5.2倍，对Cd最大吸附量提高1.79倍。该工艺氧化过程平缓、洗涤废水量少，易实现工厂化生产。（2）氧化改性后纳米黑碳表面C=C和O-H官能团明显增多，新引进了O＝C-OH、C-O和CNO等活性官能团；比表面积增加了0.28倍，孔体积增大了7.89倍，平均孔径增加了1.88倍； Zeta电位在pH3-8时由-20mV降低到-60mV；表面变得粗糙，孔穴增多，更利于对重金属的吸附钝化。（3）添加1.5%改性纳米黑碳（MBC）与CK相比，褐土、潮土和酸性棕壤DTPA提取态Cu含量分别降低了37.23%、28.10%、27.80%，黑麦草地上部Cu含量分别降低了54.50%，39.18%，24.78%。在中性和弱碱性土壤中，螯合和微孔捕获是主要机理，静电吸附和阳离子交换是次要机理。（4）从室温逐步加热到700℃，MBC质量仅降低13.01%；用333mmo·L-1的KMnO4氧化，其最大降解率仅为4.22%；在pH =2时，降解率仅为1.933%，pH=12时，降解率为5.334%；用107cfu·mL-1枯草芽孢杆菌降解30天，其最大降解率为11.00%；MBC在褐土、潮土和酸性棕壤中均不随水的淋溶在垂直方向上迁移。（5）在褐土、潮土和酸性棕壤中添加1.5% MBC黑麦草地上部干重分别增加了41.47%，19.76%，6.91%；对土壤速效氮、速效磷和速效钾的影响均不显著；对土壤中尿酶、过氧化氢酶有激活作用，对脱氢酶有拟制作用；提高了土壤呼吸强度。 综上，静电吸附、螯合、阳离子交换吸附和微孔捕获是MBC钝化吸附土壤中重金属的机理。MBC具有较高的热稳定性、化学稳定性和生物学稳定性；不易渗漏污染地下水；可以促进植物生长、对土壤微生物的影响较小。总之，MBC应用于钝化修复重金属污染土壤时，生态环境风险较小。