综述：利用藻类生物吸附与生物修复去除废水中重金属离子的综合评述

这篇综述系统探讨了藻类（微藻和大型藻）在重金属离子（如Pb2+、Cd2+、As3+、Cr6+）废水处理中的应用潜力，揭示了其通过表面吸附（biosorption）、离子交换、络合（complexation）及生物酶还原等机制实现高效去除，兼具环境友好与成本优势，但规模化应用仍需解决生物质收获（harvesting）和再生等技术瓶颈。

　　

Abstract

藻类生物修复技术因其环境可持续性和经济性成为废水重金属去除的研究热点。微藻（如Chlorella vulgaris）和大型藻（如Sargassum spp.）通过细胞壁多糖、蛋白质等活性基团实现表面吸附（biosorption），同时依赖跨膜转运蛋白进行生物积累（bioaccumulation）。典型机制包括：离子交换（如K⁺/Na⁺与Cd²⁺竞争）、络合（-COOH/-OH与金属配位）及生物矿化（bioprecipitation）形成磷酸盐或硫化物沉淀。

关键影响因素

• 藻种差异：褐藻（如Ascophyllum nodosum）对Pb²⁺吸附量可达200 mg/g（干重），远超绿藻；
• 环境参数：pH 4-6时羧基质子化促进Cd²⁺吸附，而pH>7则利于Cr⁶⁺还原为低毒Cr³⁺；
• 温度效应：25-35°C时代谢活性增强，但超过40°C可能破坏藻类膜结构。

应用案例

某研究利用基因工程藻（过表达MT金属硫蛋白）使As去除率提升40%，而工业试验显示螺旋藻（Spirulina platensis）可处理含Cu²⁺电镀废水，污泥量仅为化学法的1/5。

挑战与展望

当前限制包括生物质脱水能耗高、固定化载体成本昂贵等。未来或可通过CRISPR-Cas9编辑藻类渗透压调节基因，或耦合微生物燃料电池（MFC）实现同步产能与修复。