纳米级生物矿化中嗜热菌驱动重金属修复与CO2封存的新策略

本研究针对重金属污染治理与CO2封存难题，来自未开发地理区域的科研团队创新性利用嗜热菌株（Bacillus licheniformis）开展微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）研究。突破传统尿素水解路径，揭示其胞外聚合物氧化驱动的非尿素分解机制，实现89.36±1.8 mg CaCO3/ml的生物矿化产量及90%重金属修复效率，并生成35.85 nm级纳米生物矿物。该成果为可持续环境修复提供新技术范式。

　　

自然界中微生物驱动的生物矿化现象广泛存在于细菌、真菌及植物等生命体中。最新研究发现，从特殊地理环境分离的嗜热性芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）展现出惊人的纳米级碳酸钙合成能力——通过非尿素分解途径（non-ureolytic MICP），其细胞外聚合物氧化反应触发钙离子与CO₂的精准结合，形成直径仅35.85-38.58 nm的微型"矿物胶囊"。这些生物矿物不仅能高效捕获铅等重金属（90%净化率），更将CO₂永久封存在晶体结构中。

研究团队通过调控温度、pH和钙离子浓度等参数，使菌株产出89.36±1.8 mg/ml的碳酸钙晶体。傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）分析显示，这些纳米矿物同时存在方解石和球霰石两种晶型，且重金属被直接整合进晶体晶格而非简单吸附。扫描电镜（SEM）下可见这些"生物建造师"打造的纳米结构具有规则形貌，能量色散X射线光谱（EDX）则证实了铅元素在矿物中的均匀分布。

这项突破性研究不仅为重金属污染场地修复提供了能耗更低、环境友好的生物解决方案，其纳米级碳酸钙合成机制还为工业级CO₂固定技术开辟了新思路。这些由微生物制造的"矿物牢笼"既能永久禁锢有毒金属，又能将温室气体转化为稳定碳酸盐，堪称自然赋予人类的双重环境修复利器。