蒙脱石增强聚乙烯醇/海藻酸钠/Chlorella sorokiniana FK微胶囊对铅(II)的修复效能及机制研究

为解决铅污染治理中微生物修复技术面临的机械强度不足和重金属胁迫问题，研究人员通过引入蒙脱石(MMT)与聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)复合，构建了负载Chlorella sorokiniana FK的新型微胶囊(PSMC2)。该微胶囊在最优条件下可实现100% Pb(II)去除，并通过静电吸附、表面络合和诱导碳酸盐沉淀等机制将Pb(II)矿化为Pb5(PO4)3Cl与Pb3(CO3)2(OH)2。盆栽实验证实其可降低铅生物有效性并改善土壤微生物群落功能，为重金属修复提供了高效环保的新策略。

　　

铅污染已成为威胁生态系统和人类健康的重大环境问题。传统修复技术如化学沉淀和离子交换存在成本高、二次污染等缺陷，而微生物修复技术虽经济环保，却面临极端环境胁迫下微生物活性降低的瓶颈。尤其对于微藻这类具有天然重金属吸附能力的生物体，如何在污染环境中维持其代谢活性成为关键挑战。武汉理工大学的研究团队独辟蹊径，将黏土矿物蒙脱石(MMT)引入微生物固定化体系，开发出兼具高机械强度和高效铅修复能力的复合微胶囊。

研究采用聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)包埋技术固定耐受铅的微藻Chlorella sorokiniana FK，通过扫描电镜-能谱联用(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)等技术分析材料特性，结合傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)揭示作用机制，并采用盆栽实验验证土壤修复效果。

Effect of MMT content on microcapsules performance
研究发现MMT的加入使微胶囊从半透明淡绿色变为不透明黄绿色，且形状从拖尾状改善为均匀球形。当MMT添加量为2 g时，微胶囊抗压强度提升47%，溶胀率降低62%，活细胞比例较无MMT组提高32%，证实MMT既能增强机械性能又可缓解铅胁迫。

Conclusion
PSMC₂微胶囊在pH=6、初始铅浓度100 mg/L条件下实现完全去除。表征分析显示其通过MMT的阳离子交换位点富集Pb(II)，随后微藻诱导的碳酸酐酶催化产生CO₃^2?，与Pb(II)形成矿物沉淀。土壤实验中微胶囊使酸可提取态铅降低78%，并促进鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)等有益菌群增殖。

该研究创新性地将MMT的物理支撑功能与微藻的生物矿化能力相结合，不仅阐明了"吸附-矿化"协同机制，更开发出可规模化应用的修复材料。其成果发表于《Applied Clay Science》，为重金属污染治理提供了兼具理论基础和实践价值的新方案，对推动绿色修复技术发展具有重要意义。