随着工业化和农业活动的持续扩张，重金属镉和铅对水体和土壤的污染已演变为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，更易通过食物链富集，严重威胁生态系统稳定与农产品安全。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）因其环境友好、成本相对较低且能实现长效稳定等优势而备受关注。由于实际污染场地中镉、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。若忽视这一复杂情境，仅基于单一污染体系优化的技术在实际应用中难免会“水土不服”。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，并与商业菌株进行了系统性对比。研究结果表明，在低浓度污染条件下（镉0.5-4.0 mg/L，铅100-200 mg/L），这两种本土菌株对镉和铅的固定化效率均超过了98%，表现极为高效。即使在较高浓度（如镉8 mg/L）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。在镉铅复合污染的环境中，金属之间存在竞争抑制现象。铅由于其更强的结合亲和力，往往在固定化过程中占据主导地位。矿化细菌诱导形成了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。从污染地本土筛选的菌株比外源商业菌株具有更强的环境适应性和重金属固化能力，它们能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越的“种子”资源。这项工作不仅从机理上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。

图1. 矿化菌通过生物矿化“捕获”水中重金属

相关研究成果近期以“The Role of Mineralization Bacteria in the Immobilization of Cadmium and Lead in Aqueous Solutions“为题发表在国际环境领域权威期刊Journal of Hazardous Materials（《有害物质杂志》）（IF5-years=12.4）上。与此同时，科研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，此成果发表于中文核心期刊《生态与农村环境学报》上。中国科学院华南植物园博士后Ismail Khan和硕士研究员尚丽分别为第一作者，庄萍副研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和广东省自然科学基金等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140187

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