土壤中重金属的脱除问题一直是环境治理关注的重点。目前国内外已研究出很多治理方法,其中生物修复法由于经济、环保而得到广泛关注和使用。但其存在修复周期长,效率低的缺陷,因此仍迫切需要开发经济高效的治理方法。受植物联合微生物固着重金属这一自然现象的启发,本工作创新性提出强化自然过程的仿生脱除重金属的新思路。本工作首先选取大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和假单胞菌四种土壤中最常见的微生物,考察它们对难溶性重金属磷酸盐的解磷/溶解能力,进而推测重金属磷酸盐的溶解机制;同时设计多种含微生物和重金属的水溶液培养植物,测量植物富集/固着重金属的效果;然后通过体外模拟沉降的方法,在近土壤环境下进行重金属离子的“仿生”脱除。微生物溶解难溶性重金属磷酸盐的实验结果显示:所选四个菌种均具有解磷能力,表明土壤中含大量溶解难溶性磷酸盐的菌群;在菌种解磷过程中,培养液的pH呈现不同程度的降低,说明微生物在解磷过程中产生了某些酸性物质。由此推测植物根部微生物亦能分泌酸性物质加速难溶重金属的溶解,进而促进重金属被植物富集。考虑到土壤成分复杂,不可控因素较多,且植物对水溶性重金属的富集效率更高,因而本工作采用水培方式对具有较强重金属富集能力的植物进行培养。优选生长状况相近的长药景天,在含有难溶性重金属磷酸盐的培养液中,通过添加微生物和植物中普遍存在的配位剂,比较长药景天对重金属的富集量。实验结果显示,在含有微生物的重金属磷酸盐的培养液中,植物对重金属的富集量增多。该结果也进一步验证植物富集重金属的机理可能是通过根部微生物增加重金属的水溶性,进而实现对重金属的固着/富集这一假设。尽管采用添加配位剂的水培法,植物固着/富集重金属的效率仍很低。为了提高重金属的脱除效率,基于对生物固着重金属的溶解–富集的机理假设,本工作研发了模拟植物固着重金属的体外沉降法,即首先用含天然配位剂的水溶液充分洗涤被重金属污染的土壤;然后于含重金属的水洗液中加入可强力固着重金属的物种,经过静置、沉淀后,分离含待除重金属的沉淀物和水相。水相中铅、铜、镍或镉的残余浓度分别为0.01 mg·L^-1、0.05 mg·L^-1、0.1 mg·L^-1、0.02 mg·L^-1。水相经调节后还可循环用于土壤的洗涤。本工作开发的在近自然条件下“仿生”修复被重金属污染的土壤的方法既保留了生物修复的环保的优势,又提高了修复效率。