本发明公开了一种生物炭负载炭气凝胶纳米微球及其制备方法和应用。采用乳液聚合方法得到纳米有机凝胶微球，将纳米有机凝胶微球与生物质原料粉末在溶剂介质中混匀后，固液分离，固体混合物经过干燥和炭化处理，即得生物炭负载炭气凝胶纳米微球。该制备方法具有条件简单、设备投资和操作费用低等优点，所得生物炭负载炭气凝胶纳米微球用于含铅、镉、锌等重金属污染土壤修复，具有对重金属钝化效率高，生物相容性好，使用成本低廉等特点，有良好的工业应用前景。