在国家自然科学基金等项目资助下，中国科学院华南植物园副研究员庄萍团队成功揭示了本土矿化菌对重金属的矿化作用机制。相关成果近日发表于《有害物质杂志》（Journal of Hazardous Materials）。此外，研究团队同步证实了从污染土壤提取的本土矿化菌对实际镉铅复合污染农田土壤具有高效的修复效果，相关成果发表于《生态与农村环境学报》。

矿化菌通过生物矿化“捕获”水中重金属。研究团队供图，下同

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随着工业化和农业活动的不断扩张，重金属镉和铅造成的水体与土壤污染问题，已演变成一项严峻的全球性环境挑战。这些有毒金属不仅具有环境持久性和高生物毒性，而且极易通过食物链富集，对生态系统的稳定性和农产品安全构成严重威胁。在众多绿色、可持续的原位生物修复技术中，微生物诱导碳酸盐沉淀技术（MICP）凭借其环境友好、成本相对较低且能实现长效稳定等优势，备受关注。

然而，实际污染场地中镉、铅等重金属往往同时存在，它们之间可能产生协同、拮抗或竞争抑制等复杂的交互作用。这些相互作用会深刻影响微生物的活性、矿化效率以及最终修复效果的稳定性。若忽视这一复杂情况，仅基于单一污染体系进行技术优化，在实际应用中难免会出现“水土不服”的现象。因此，深入探索MICP技术在镉-铅复合污染条件下的作用效率与微观机制，对于精准治理复杂污染场地具有至关重要的现实意义。

该研究团队从粤北典型污染土壤中成功筛选出两种本地矿化细菌——巴氏芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌，并将它们与商业菌株进行了系统性对比。研究结果显示，在低浓度污染条件下（镉浓度为0.5-4.0 mg/L，铅浓度为100-200 mg/L），这两种本土菌株对镉和铅的固定化效率均超过98%，表现极为出色。即便在较高浓度（如镉浓度达8 mg/L）的环境下，本土巴氏芽孢杆菌仍能保持96%的固化效率，展现出卓越的耐受性。

本土矿化菌菌株的驯化过程和最佳培养条件筛选。

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在镉铅复合污染的环境中，金属之间存在竞争抑制现象。其中，铅由于具有更强的结合亲和力，在固定化过程中往往占据主导地位。矿化细菌通过诱导作用，形成富含镉或铅的碳酸盐矿物沉淀，这是固化重金属的关键机制。与外源商业菌株相比，从污染地本土筛选的菌株具有更强的环境适应性和重金属固化能力。它们能够更快地启动矿化过程，形成更稳定的矿物结构，为原位生物修复提供了优质的“种子”资源。

该研究成果不仅从机理层面深化了我们对微生物矿化过程的理解，更重要的是，它为实际修复重金属污染的水体和土壤提供了一种高效、低成本且环境友好的解决方案，有望在实际环境修复工作中发挥重要作用。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140187

https://doi.org/10.19741/j.issn.1673-4831.2025.0559