重金属和营养盐成为当前最受关注的两类水体污染物。重金属和营养盐废水的大量排放，不仅造成生态环境的严重污染，同时也导致资源的极大浪费。传统的废水处理方法常以巨大的能量消耗为代价而达到去除污染物的目的，存在投资大、运行成本高及产生二次污染等一系列问题。随着全球可持续发展战略的实施，废水处理逐渐向环境友好、高效廉价及资源回收利用的主流方向发展。其中，以植物材料为主体的生物修复技术具有原料廉价易得、操作简便、处理效果佳、生态效益良好等独特优势，在处理水中重金属和营养盐污染物方面有着广阔的应用前景。　　苎麻是我国所特有的一种对重金属具有较强富集能力和生理耐性的经济作物，然而其种植生产过程中所产生的大量苎麻杆废料造成了环境污染和有效资源的浪费。本文以苎麻为研究对象，旨在依靠苎麻活体植株的新陈代谢或非活体麻杆材料的吸附特征，以去除废水中的典型重金属离子和磷酸盐污染物，充分发挥苎麻资源的生产潜力以实现废水处理与资源化利用的最佳效益。本文主要研究内容及结论包括:　　(1)通过水培实验考察不同时段内外源亚精胺对镉(Cd)胁迫苎麻生理代谢、膜脂过氧化和抗氧化系统的影响，探究苎麻对Cd的耐性水平及外源亚精胺对其抗氧化机制的强化效应，结果显示短时（7天）Cd胁迫将提升苎麻叶片内光合色素、可溶性蛋白和可溶性糖分子代谢水平，促进部分抗氧化物的高效运转，并使得苎麻体内膜脂过氧化程度呈下降趋势。短时Cd胁迫下，外源亚精胺的主要作用在于提升苎麻体内还原型谷胱甘肽(GSH)的含量，然而对于其大分子物质含量及抗氧化酶活性并无明显效用。随着苎麻体内Cd积累量的不断增多，长时（15天）Cd胁迫造成苎麻生长抑制、光和色素等大分子物质流失、膜脂过氧化加剧和抗氧化系统失衡;通过外源亚精胺的施加可维持苎麻体内大分子物质的稳定性并抑制其氧化分解，保持各类抗氧化物如过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、苹果酸脱氢酶(MDH)和GSH的活性及数量，降低细胞内膜脂过氧化程度，从而有效缓解Cd积累所造成的氧化伤害。以上水培实验结果表明苎麻活体植株对Cd胁迫的忍耐阈值有限，通常可适用于轻中度Cd污染的修复;通过添加适量外源亚精胺可调节苎麻大分子代谢和抗氧化系统，从而提升苎麻耐Cd性能，为其在高强度Cd污染修复中的应用创造有利条件。　　(2)将苎麻杆废料在不同温度下(300-600℃)无氧热解，以研究六价铬(Cr(Ⅵ))吸附机制与生物炭理化性质间的相互关系。吸附实验显示高温热解会促使生物炭芳香结构的形成，并削减表面官能团含量，从而限制Cr(Ⅵ)离子吸附。Cr(Ⅵ)吸附机制包含了物理静电吸引以及化学离子反应。对于低温生物炭来说，物理静电吸附有限，Cr(Ⅵ)吸附量的提升主要是源于低温生物炭表面丰富的羧基及羟基。Cr(Ⅵ)离子的吸附还原可分为以下两个步骤:首先，Cr(Ⅵ)离子被表面带正电荷的苎麻生物炭吸引，并还原成三价铬(Cr(Ⅲ));随后，一部分Cr(Ⅲ)在生物炭表面发生共沉淀作用或与官能团结合生成络合物，另一部分释放至水体中。以上表明，苎麻农田残留物可制成低廉有效的生物炭吸附剂，用于水体中六价铬离子的去除。　　(3)采用β-环糊精与聚L-谷氨酸混合物对苎麻生物炭进行表面修饰以提高其对废水中Cr(Ⅵ)的吸附容量。通过傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对原始生物炭和改性生物炭（CGA-生物炭）进行表征分析，结果显示β-环糊精/聚L-谷氨酸混合物富含极性官能团且可成功附着于苎麻生物炭表面。借助批量吸附实验探讨CGA-生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附动力学与热力学行为、pH和背景电解质等因素对其吸附性能的影响及CGA-生物炭解吸再生性能。实验结果表明，CGA-生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附能力远高于原始生物炭，其最大吸附量在pH值为2.0时可达到200.81mg g-1。同时，初始溶液pH值和背景电解质中阳离子种类与离子强度可在一定程度上影响CGA-生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附。此外，CGA-生物炭经多轮循环再生后仍保持较强的吸附能力与稳定性。因而，CGA-生物炭在高浓度Cr(Ⅵ)废水治理中具有广阔的应用前景。　　(4)利用氯化钙溶液改性苎麻杆生物质以制备钙改性苎麻生物炭(Ca-RSB)，进一步研究其对磷酸盐的去除效率和机理。通过元素分析、扫描电子显微镜(SEM)、BET比表面积分析、X射线光电子能谱分析(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析和Zeta电位分析等方法分析Ca-RSB材料的基本特征和性质。表征结果显示Ca-RSB的H/C比率、总孔容和BET比表面积均高于原始生物炭(RSB)，且其表面官能团种类和数量与RSB相比明显增多。此外，Ca-RSB产率(50.8％)较RSB(28.0％)有大幅提升。一系列的对比实验表明Ca-RSB的吸附能力显著高于RSB，且其吸附量约为RSB的两倍。Ca-RSB吸附实验数据符合拟二级动力学方程和Langmuir等温线模型。内扩散和Boyd模型分析表明膜扩散为初始吸附的主要速率控制步骤，随后其他扩散形式（如颗粒内扩散）成为吸附速率控制步骤。低pH条件下，Ca-RSB吸附磷酸盐的主要动力为静电吸引力，而高pH条件下则主要依靠氢键和表面沉积。综上表明Ca-RSB是一种具有潜力的、高效且廉价的吸附剂，可有效去除废水中的磷酸盐污染物。　　本研究的开展可为污染水体的生态修复和农林废弃物的环境应用提供重要的理论依据和借鉴模式。