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生物炭(biochar)是生物质在缺氧和高温（通常＜700℃）条件下热裂产生的固态物质，具有较大的含氧官能团、孔隙度和比表面积，是一种环境友好的吸附材料。生物炭在土壤修复、固碳与温室气体减排、环境修复等方面具有广阔的应用前景，为废弃物的资源化及环境污染修复提供了新的思路。重金属污染沉积物修复技术主要包括自环保疏浚、自然恢复技术和原位遮盖技术。针对高污染、高风险沉积物主要采用环保疏浚法将受污染沉积物从水环境移除。但是疏浚易造成污染物的二次污染、费用高等缺点。自然恢复技术和原位遮盖技术处理效果较低。所以，针对难生物降解的重金属污染沉积物，研发一种高效、低耗和安全的原位修复技术具有重要的现实意义。 主要研究内容和结果如下: (1)确定毛竹生物炭最佳制备条件，热解温度为450℃时，微量O2气氛促进生物炭对Cd2+和Pb2+吸附，定量分析了生物炭各组分对水体中重金属吸附的贡献量。 选取我国广泛生长的毛竹为原材料制备的生物炭，通过生物炭吸附水体中Cd和Pb实验，采用4因素4水平正交试验，确定生物炭最佳制备条件为确定最佳的制备条件:热解温度700℃，热解时间2h和热解气氛为1％氧气。低温热解的过程（450℃，O2为4％），促进生物炭表面矿物灰分增加，毛竹生物炭对Cd2+和Pb2+吸附容量分别达到40.65mg g-1和13.14mg g-1。低温热解条件下，氧含量达到4％时，水体中71.7％的Pb2+去除主要通过矿物质与Pb2+共沉淀作用;水体中82.6％的Cd2+去除主要通过Cd2+与π电子的配位作用。生物炭的热解气氛O2含量的增加可以促进生物炭对重金属的修复容量增加，但两种重金属去除机理存在差异性。 (2)重金属污染沉积物添加5％～15％(w/w)毛竹生物炭，能有效地将Cd、Cu、Ni、Pb和Zn向稳定态转化，降低重金属生物有效态含量(DGT-Metal)和生物富集含量。 毛竹生物炭应用于重金属污染的沉积物修复实验表明，毛竹生物炭能有效地将Cd，Cu，Ni，Pb和Zn的酸溶态(F1)和可还原态(F2)转化为重金属的残渣态(F4)，沉积物中重金属的固定机理是生物炭表面络合和化学沉淀作用。15％(w/w)含量的生物炭添加促进沉积物中Cu、Pb、Ni、Zn、Cd和Cr的F1含量降低，降低率分别为79.71％、73.20％，54.86％、49.75％、31.16％和0.99％。基于DGT技术分析，毛竹生物炭能够降低沉积物中Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的生物可利用态含量的86.07％、62.74％、44.70％、98.07％和72.87％。同时、底栖生物Limnodrilus hoffmeisteri对Cu、Pb、Ni、Zn和Cd的生物累积作用降低18.45％-59.15％。 (3)毛竹生物炭能有效降低沉积物扰动后Cd、Cu和Zn向上覆水的释放通量，降低上覆水和表层沉积物中DGT-Metal含量。 沉积物扰动后，添加生物炭量超过2％(w/w)时，上覆水生物有效态DGT-Ni和DGT-Pb含量分别为11.52ug L-1和10.42ug L-1。生物炭添加量达到10％(w/w)时，与扰动空白组相比，DGT-Cd和DGT-Pb去除率分别达到90.78％和94.20％。当生物炭添加为10％(w/w)时，生物炭层内DGT-Cd，DGT-Cu和DGT-Zn分别达到0.53-0.81ug L-1、3.18-5.92ug L-1和33.21-64.25ug L-1。生物炭添加使得沉积物-上覆水DGT-Cd、DGT-Cu和DGT-Zn形成负扩散通量，最大值分别达到-0.51、-10.87和-111.57μg(m2d)-1。 (4)毛竹制各的生物炭重金属本底值低，毒性浸提液对大型潘、发光细菌和小球藻基本无急性毒性;生物炭添加量超过10％(w/w)时，可能会对水丝蚓生长率、繁殖率和脂类含量造成抑制作用。 重金属本底值含量低，Cu、Pb和Zn，含量分别为1.82～3.26、1.17～3.53和6.26～8.47μg kg-1，其它类型重金属未检出（检出限0.01μgkg-1）。浸出液急性毒性表明生物炭对大型潘、发光细菌和小球藻3种指数物种最大抑制率分别为6.67％、11.34％和6.47％。水丝蚓沉积物毒性试验培养实验表明，当生物炭含量增加达到15％(w/w)时，水丝蚓生长率、繁殖率和脂含量出现抑制作用，分别为初始值的102.9％、126.7％和82.1％。