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细胞壁与金属离子的交换机理即在细胞吸附重金属离子的同时，伴随有其它阳离子的释
放。
Sintuprapa等
[4]
在青霉菌（
Penicillium.sp）吸附Zn
2+
的试验中发现溶液的
pH值从初始的4.55
降低到了
3.28，说明重金属与细胞壁上的H
+
发生了交换。
Brady等
[5]
研究了非活性少根根霉
（
Rhizopus arrhizus）对Sr
2+
、
Mn
2+
、
Zn
2+
、
Cd
2+
、
Cu
2+
和Pb
2+
的吸附，发现Ca
2+
、
Mg
2+
和
H
+
从生物体上被置换下来进入溶液。金属离子的吸附量越大，释放出的
Ca
2+
、
Mg
2+
和
H
+
的
总量也越大。然而这些交换下来的离子总量与金属离子的总吸附量相比只是很小的一部分，
说明离子交换并非主要吸附机理，许多研究者试图找出释放的这些离子与吸附的金属离子之
间的定量的交换关系，但结果不很理想。
1.2 表面配合机理
生物体细胞表面的主要官能团有羧基、磷酰基、羟基、硫酸酯基、氨基和酰胺基等，其
中氮、氧、磷、硫可作为配位原子与金属离子配合。李建宏等
[6]
研究了极大螺旋藻
( Spirulina
maxima) 富集重金属的机理，发现细胞外壁多糖与Co
2+
，
Ni
2+
，
Cu
2+
，
Zn
2+
金属离子的结合
主要是通过多糖的
-OH , - CONH与金属离子进行配合。汤岳琴等
[7]
用产黄青霉废菌体吸附
Pb
2+
后，经红外光谱分析，认为
Pb
2+
主要是被细胞壁上的几丁质和葡聚糖吸附，而几丁质对
Pb
2+
的吸附主要通过酰胺基团
(-NHCOCH
3
)中N原子与Pb
2+
的配合，葡聚糖对
Pb
2+
的作用主要
是通过
-OH
-
，并且酰胺基团优先与
Pb
2+
配合。除了细胞壁能够与重金属发生配合外，潘响亮
等
[8]
利用硫酸盐还原菌群胞外聚合物
( EPS) 对Cu
2+
进行吸附，发现
EPS中的蛋白质的酰胺基
团、羧基，多聚糖的
C-O-C、-OH和脂类等基团对Cu
2+
也具有强配合力。
1.3 氧化还原及无机微沉淀机理
变价金属离子在具有还原能力的生物体上吸附，有可能发生氧化还原反应。酸还原菌
（
SRB）在厌氧条件下产生的H
2
S能和金属离子反应生成金属硫化物沉淀而除去废水中的
Zn
2+
、
Cd
2+
、
Pb
2+
、
Cu
2+
等。
Abdelouas等
[9]
用被废水污染过的土壤中分离出来的绿浓杆菌
（
Pseudomonas aeruginosa）等将U
6+
还原成
U
4+
。工业啤酒酵母废菌体不仅能吸附
Au
3+
，而
且能使
Au
3+
还原，并形成不同性状和大小的金晶体
[10]
。
Nakano Y等
[11]
在研究单宁酸对含铬
废水的吸附机理时，发现在吸附的开始，六价铬生成三价铬离子。通过分析吸附前后单宁酸
的红外谱图，得到吸附后的单宁酸比纯单宁酸谱图在波数
1720cm
-1
处多了一个明显的羰基的
特征峰，洗脱吸附后的单宁酸，发现洗脱液中的铬几乎全部是以三价铬的形态存在。
无机微沉淀是金属离子在细胞壁上或是细胞内形成无机沉淀物的过程。
Aloysius等
[12]
通
过电镜扫描和
EDAX谱线分析后认为少孢根霉（Rhizopus oligosporus）吸附Cd
2+
后，细胞壁
中间出现的电子密集区是
Cd
3
(PO
4
)
2
。也有报道某些金属以硫酸盐、碳酸盐或磷酸盐等的形
式在细胞壁或细胞内部沉积
[13]
。
1.4 酶促机理
非活性和活性的生物都能吸附重金属，活性生物细胞对金属的吸附与细胞上某种酶的活
性有关。
Volesky等
[14]
用活性啤酒酵母吸附
Cd
2+
，分析得知
Cd
2+
是以磷酸盐的形式沉淀下来，
且酵母细胞的细胞壁上没有镉的磷酸盐沉淀物，而细胞内的液泡中有大量的镉沉淀物。认为
是细胞中磷酸酶将
Cd
2+
运输进入细胞。
Blackwell等
[15]
也报道了啤酒酵母内积累的
Sr
2+
、
Mn
2+
、Zn
2+
分别有
70 %、90 %、60 %在液泡内，其余的存在于细胞质或细胞膜上。所以液
泡是胞内金属积累的主要场所。这种磷酸酶是通过在细胞培养过程中引入一种
“磷酸供体”
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