矿区废弃地的复垦治理和植被恢复以及合理处置城市污泥,均是困扰生态文明建设的热点问题。能否利用城市污泥改良矿区废弃地土壤,促进植被恢复,引起了广泛关注。本研究首先通过毒性特性浸岀程序(TCLP)分析了不同钝化剂添加量对污泥重金属活性的影响。接着以广东省梅州市平远县黄畲村废弃稀土矿山的土壤为研究对象,研究钝化剂改性污泥的添加对矿山土的容重、孔隙度、持水性、养分含量、有机质含量以及重金属形态的影响。最后选取尾叶桉(Eucalyptus urophylla S.T.Blake.)、大叶相思(Acacia auriculiformis A.Cunn.ex Benth.)、小桐子(Jatropha curcas Linn.)和剑豆(Canavalia ensiformis(L.)DC.)作为植物材料,采用盆栽实验,研究了蔗渣、钝化剂改良后的污泥作用于矿山土壤后,对供试植物生长、营养元素吸收和重金属累积的影响。筛选在改良土壤之上适宜生长的植物,为运用城市污泥与植物联合修复稀土矿区废弃地的土壤环境提供借鉴。主要研究结果如下:(1)当钝化剂施用量为5%(质量分数)时对铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、镍(Ni)五种重金属综合钝化效果最佳,综合降低了各重金属有效态含量,其中有效态Zn含量降幅最大达151.60mg/kg。(2)污泥、污泥与蔗渣混合施入均可改善矿山土壤理化性质,表现为显著降低了土壤容重,提高土壤总孔隙度、毛管持水量等理化性质,提高有机质及氮、磷和速效钾的含量;施用钝化剂改性污泥,同样提高了土壤全氮、全钾、速磷、速钾和有机质的含量,并将矿山土壤pH由4.36提升至7.22,但降低了土壤碱解氮及全磷含量。(3)单施污泥后土壤中可交换态Pb含量降低了91.3%,其余各重金属可交换态含量均有所增加;污泥与蔗渣混施后可交换态Cd含量增长0.46mg/kg,增幅达657.1%,Zn增长了29.96 mg/kg;钝化剂施入则能有效抑制土壤中各重金属可交换态含量。(4)单施污泥对不同植物生长的影响有所不同,抑制桉树和相思的生长,但对剑豆和小桐子的生长有促进作用;污泥蔗渣混施后能有效促进相思、剑豆和小桐子的生长,其中剑豆的干重比对照增长208.3%;而钝化剂改性污泥和蔗渣的混施显著增加了桉树、小桐子和剑豆的株高及生物量,其中,小桐子干重与对照相比增长450.7%。(5)污泥及污泥、蔗渣混施均显著提高了植物体各部位磷与钾的含量,其中,各植物各部位磷含量增长率均在200%以上;对比原土,钝化剂改性污泥与蔗渣的混施对各植物根茎叶吸收磷、钾含量同样有一定的促进影响。(6)污泥以及污泥、蔗渣的混施均显著促进植物各部位Cu、Zn、Cd、Ni含量的增加,显著降低了植物体内Pb的含量,在根部作用尤为显著。钝化剂的施入对植物各部位重金属含量均有显著抑制作用,其中,不同植物体内Cd在钝化剂添加前后降幅在46.15%以上,最高达100%;蔗渣处理上的剑豆盆栽对重金属Cu、Zn、Cd、Ni的累积量最高。(7)模糊隶属函数评价结果显示,相思、剑豆和小桐子在蔗渣处理中长势最佳,桉树则在钝化剂处理中长势最佳;基于植物对5种重金属吸收量的综合评价结果,4种植物均在原土中对重金属的吸收最小;而施用了污泥的三种处理间,植物均在钝化剂处理时有最小的函数值。综上所述,将经钝化剂改性的城市污泥作为土壤改良剂用于矿山修复具有一定可行性。污泥可以改善矿区废弃地土壤的理化性质,但也带了重金属累积的风险。钝化剂的添加能有效抑制土壤重金属活性,有效缓解重金属对植物的毒害,促进植物在矿山土壤中更好的生长。