摘要：文章综述铂族元素（PGMs）与微生物间复杂而紧密的关系，深入探讨微生物在PGMs生物回收、纳米颗粒合成、农业应用及地质环境中的关键作用，重点阐述微生物通过代谢活动实现PGMs的生物吸附、积累、还原和矿化等过程，以及影响纳米颗粒合成的多种因素。同时，文章分析PGMs纳米颗粒在农业中的双重影响，并探讨其在黑色岩系型矿床中的富集机制，以推动PGMs的可持续利用和环境保护。

　　关键词：铂族元素；微生物；生物吸附

　　铂族元素（PGMs）包括铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）、铱（Ir）、钌（Ru）和锇（Os），因独特的理化特性，在工业催化、电子设备、医药和清洁能源领域具有不可替代的作用。然而，PGMs在开采、使用和废弃过程中会造成严重的环境污染和资源浪费。已有研究发现，微生物与PGMs间的复杂互动不仅深刻影响其地球化学循环，还为解决资源短缺和污染问题提供了创新方案。本文系统解析微生物与PGMs的相互作用机制，探讨其在各领域的研究现状，为后续研究提供科学依据。

　　1铂族元素的生物回收现状

　　传统PGMs回收方法如火法冶金和湿法冶金虽回收率较高，但能耗大、环境污染严重。相比之下，生物回收技术以环境友好性和低能耗性受到广泛关注。生物回收PGMs主要通过微生物的代谢活动实现，包括生物吸附、生物积累、生物还原和生物矿化等过程。微生物能将溶液中的PGMs离子还原为金属态纳米颗粒，在催化、电子、医学等领域有重要应用。

　　目前，多种细菌、真菌和植物已被用于PGMs的生物回收研究。例如，脱硫弧菌（Desulfovibrio desulfuricans）、希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）等细菌能有效还原Pd2+和Pt2+离子，形成Pd和Pt纳米颗粒[1]。已有研究[2]发现，植物提取物如岩蔷薇（Cistus ladanifer L）、安达卢西亚欧石南（Erica andevalensis）等也具有良好的PGMs回收能力，且能合成具有商业价值的纳米颗粒，为PGMs的可持续回收提供了新途径。

　　2铂族元素纳米颗粒的微生物合成

　　微生物合成PGMs纳米颗粒是一个复杂的过程，涉及微生物代谢途径、细胞内外环境，以及与金属离子的相互作用。微生物通过分泌还原酶、氧化还原蛋白等活性物质，将PGMs离子还原为金属态。例如，硫还原地杆菌（Geobacter sulfurreducens）能利用胞外电子传递途径还原Pd2+，形成Pd纳米颗粒。此外，微生物的细胞壁、细胞膜等结构也能吸附PGMs离子，为纳米颗粒的形成提供场所。

　　影响微生物合成PGMs纳米颗粒的因素包括微生物种类、培养条件、金属离子浓度、pH、温度等。不同微生物对PGMs的还原能力和纳米颗粒的形貌、尺寸有着密切联系。优化培养条件可提高纳米颗粒的产量和质量，使其更符合工业应用需求[3]。

　　3铂族元素与微生物在农业领域的相互作用

　　在农业中，贵金属纳米颗粒对植物生长和土壤微生物具有双重影响。一方面，适量的PGMs纳米颗粒可作为纳米肥料或纳米农药，促进植物生长，提高作物产量和品质。例如，Pt纳米颗粒能增强植物光合作用，改善植物抗氧化能力，提高植物对逆境的抵抗力。另一方面，过量的PGMs纳米颗粒可能对植物产生毒害作用，影响植物的生理代谢过程。

　　PGMs纳米颗粒也会影响土壤微生物群落的结构和功能。已有研究[4]表明，低浓度的PGMs纳米颗粒对土壤细菌、真菌等微生物的生长和代谢活动影响较小，而高浓度的PGMs纳米颗粒则可能抑制微生物生长，改变微生物群落组成和多样性。此外，PGMs纳米颗粒还可能与土壤中的其他元素相互作用，影响土壤的化学性质和生态功能。

　　4黑色岩系中铂族元素与微生物的关系

　　在黑色岩系型矿床中，铂族元素的富集与微生物活动密切相关。微生物通过改变沉积环境的氧化还原条件、酸碱度等，促进PGMs的沉淀和富集。例如，在还原环境下，微生物可将PGMs从氧化态转化为低价态，使其更易与硫化物、黏土矿物等结合，形成富集的矿床。

　　此外，微生物在黑色岩系中还参与有机质的产生和分解过程，为PGMs的吸附和络合提供了载体。有机质与PGMs的相互作用可增强PGMs在沉积物中的稳定性和富集程度。研究黑色岩系中PGMs的地球化学行为和微生物的作用机制，对于理解PGMs的成矿过程和资源分布具有重要意义[5]。

　　5挑战与未来展望

　　尽管微生物技术在PGMs领域前景广阔，但仍面临多重挑战。一是效率瓶颈。生物吸附容量和浸出速率需通过基因工程或共培养技术优化。二是规模化成本。生物反应器设计和菌剂生产成本限制了工业应用。三是生态风险。工程菌的环境释放可能引发不可预见的生态扰动。

　　未来研究方向包括：在合成生物学领域设计同时具备高PGMs亲和力、抗性和快速增殖能力的“超级菌株”；运用多组学技术，通过宏基因组和代谢组学解析微生物-PGMs互作网络；开发极端环境资源，挖掘深海热液口和酸性矿山中的嗜极微生物可能蕴含的新型PGMs转化酶。

　　6结语

　　微生物和铂族元素的互动是自然演化与人类科技交织的缩影。从地球深部的成矿作用到电子废弃物的资源化利用，微生物以精妙的分子机制，为人类提供了可持续解决方案。随着跨学科研究的深入，这场微观世界的“金属革命”或将重塑未来资源与环境的平衡，开启绿色科技的新篇章。

参考文献

　　［1］WANG Y,ZHEN Z,ZHAO R,et al.Biorecovery of platinum group metals to nanoparticles:Current status,prospects,and challenges［J］.Journal of Environmental Chemical Engineering,2025,13(1):115244-115244.

　　［2］LENKA B,JAN M,JAKUB S,et al.Noble metal nanoparticles in agriculture:impacts on plants,associated microorganisms,and biotechnological practices［J］.Biotechnology Advances,2022,58107929.

　　［3］白睿,田晓春,王淑华,等.贵金属纳米颗粒的微生物合成［J］.化学进展,2019,31(6):872-881.

　　［4］商儒,朱能武,康乃馨,等.生物法回收贵金属铂纳米颗粒及其机制［J］.环境科学,2016,37(7):2799-2806.

　　［5］阳召文,袁永强,顾尚义,等.贵州黑色岩系和煤系地层发育的富硒黄壤中硒的空间分异特征［J］.矿物岩石地球化学通报,2024,43(4):809-818.