隨著工業化和農業活動的持續擴張，重金屬鎘和鉛對水體和土壤的污染已演變為一項嚴峻的全球性環境挑戰。這些有毒金屬不僅具有環境持久性和高生物毒性，更易通過食物鏈富集，嚴重威脅生態系統穩定與農產品安全。在眾多綠色、可持續的原位生物修復技術中，微生物誘導碳酸鹽沉淀技術(MICP)因其環境友好、成本相對較低且能實現長效穩定等優勢而備受關注。由于實際污染場地中鎘、鉛等重金屬往往同時存在，它們之間可能產生協同、拮抗或競爭抑制等復雜的交互作用，這些相互作用會深刻影響微生物的活性、礦化效率以及最終修復效果的穩定性。若忽視這一復雜情境，僅基于單一污染體系優化的技術在實際應用中難免會“水土不服”。因此，深入探索MICP技術在鎘-鉛復合污染條件下的作用效率與微觀機制，對于精準治理復雜污染場地具有至關重要的現實意義。

該研究從粵北典型污染土壤中成功篩選出兩種本地礦化細菌——巴氏芽孢桿菌和蠟樣芽孢桿菌，并與商業菌株進行了系統性對比。研究結果表明，在低濃度污染條件下(鎘0.5-4.0 mg/L，鉛100-200 mg/L)，這兩種本土菌株對鎘和鉛的固定化效率均超過了98%，表現極為高效。即使在較高濃度(如鎘8 mg/L)下，本土巴氏芽孢桿菌仍能保持96%的固化效率，展現出卓越的耐受性。在鎘鉛復合污染的環境中，金屬之間存在競爭抑制現象。鉛由于其更強的結合親和力，往往在固定化過程中占據主導地位。礦化細菌誘導形成了富含鎘或鉛的碳酸鹽礦物沉淀，這是固化重金屬的關鍵機制。從污染地本土篩選的菌株比外源商業菌株具有更強的環境適應性和重金屬固化能力，它們能更快地啟動礦化過程，形成更穩定的礦物結構，為原位生物修復提供了優越的“種子”資源。這項工作不僅從機理上深化了我們對微生物礦化過程的理解，更重要的是，它為實際修復重金屬污染的水體和土壤提供了一種高效、低成本且環境友好的解決方案。

相關研究成果近期以“The Role of Mineralization Bacteria in the Immobilization of Cadmium and Lead in Aqueous Solutions”為題發表在國際環境領域權威期刊Journal of Hazardous Materials(《有害物質雜志》)(IF5-years=12.4)上。與此同時，科研團隊同步證實了從污染土壤提取的本土礦化菌對實際鎘鉛復合污染農田土壤具有高效的修復效果，此成果發表于中文核心期刊《生態與農村環境學報》上。中國科學院華南植物園博士后Ismail Khan和碩士研究員尚麗分別為第一作者，莊萍副研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金和廣東省自然科學基金等項目的支持。

圖1. 礦化菌通過生物礦化“捕獲”水中重金屬

圖2. 本土礦化菌菌株的馴化過程和最佳培養條件篩選