藻-水界面是重金属迁移、转化的重要场所,藻类可通过吸附/吸收等作用将重金属从水相转移到藻相,并通过食物链的传递威胁人类健康。溶解性有机质（Dissolved organic matter,DOM）是水生生态系统的重要组成部分,它通过影响重金属的形态,影响藻类等水生生物对重金属的生物富集。前期研究发现,富里酸（Fulvic acid,FA）存在下,在合适的浓度范围内,铅（Pb）在藻表面的吸附量会剧增十余倍,超出了现有生物配体模型的预测,吸附等温线也不再符合Langmuir模型,但其吸附机制尚不明晰。为此,本研究基于配位化学和环境化学的基本理论知识,采用重金属暴露实验、模型拟合以及痕量分析和微观观察等手段,探索DOM对藻类富集重金属的影响规律,揭示DOM存在时藻类对重金属的富集机制。首先,确定三元体系下暴露实验的各种条件。采用三水平三因素正交实验确定了蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）、Pb和FA三者的考察浓度范围,即藻密度为0.02 OD₆₆₀,相当于3.2×10⁵cell/m L或干生物量4.06 mg/L,Pb和FA的浓度范围均为1–40 mg/L。通过对三元体系吸附动力学的研究,选择3小时作为暴露实验的吸附平衡时间。采用EDTA洗提来区分小球藻吸附/吸收的Pb,将洗脱条件优化为0.01 M EDTA与滤膜上的藻细胞接触1 min。FA存在且浓度固定时,Pb在蛋白核小球藻上的吸附等温线呈L-S型,出现两个平台。采用Langmuir模型拟合,在FA为0、5、10、20 mg/L时,R²分别为0.997、0.906、0.919和0.771,随着FA浓度增加而逐渐降低,表明已不符合Langmuir模型。采用Two-step模型拟合,在上述FA浓度下,R²分别为0.996、0.984、0.999和0.990,呈现良好的模型拟合度。根据Two-step模型的意义,Pb在小球藻上的吸附有两个阶段。我们推测第一阶段为Pb²⁺的单分子层吸附,第二阶段为Pb和FA的多分子层吸附。另外,在固定Pb浓度时,蛋白核小球藻对Pb的吸附量随FA的增加呈现单峰分布。该结果进一步证明Pb²⁺确实参与了上述吸附过程。由此猜测第一阶段吸附的Pb²⁺作为中心离子,在藻和Pb-FA之间扮演着架桥的作用,促使第二阶段藻表面的三元配合物Algae-Pb-（FA-Pb）的形成,以及多分子层吸附的发生。在相同的Pb浓度下,FA的存在增加了藻对Pb的富集量,即被界定为形成了三元配合物,并据此绘制Algae-Pb-FA三元相图,发现藻、Pb和FA的浓度占比分别为3%-15%、42%-92%以及2%-55%,是形成三元配合物、发生多分子层吸附的浓度区域。进一步研究发现,蛋白核小球藻对Pb的吸收量随三元配合物的形成而下降,说明由于多分子层吸附的发生,更多的Pb²⁺被拦截在藻表面,而抑制了蛋白核小球藻对Pb的吸收。藻0.02 OD₆₆₀、Pb 30 mg/L、FA 10 mg/L浓度组合下研究多分子层吸附的热力学和动力学的行为。蛋白核小球藻对Pb和FA的吸附均随温度增加而增加,说明多分子层吸附的发生是一个吸热反应,温度越高越有利于发生多分子层吸附。相较于藻-Pb二元体系的反应ΔH为4.910 KJ/mol,藻-Pb-FA三元体系的反应ΔH增加到了20.519KJ/mol,说明多分子层吸附的发生需要更多的能量。吸附动力学的研究中,相较于藻-Pb二元体系蛋白核小球藻对Pb吸附的平衡时间为40 min,藻-Pb-FA三元体系达到平衡的时间延长到了50 min,说明多分子层吸附过程更为复杂,达到平衡所需的时间更长。反应初期2 min时,二元体系Pb吸附量为1.938 mmol/g,占平衡吸附量的80.38%,已接近吸附平衡。而三元体系Pb吸附量为3.746 mmol/g,远大于二元体系的吸附量,但却仅占平衡吸附量的36.37%,远未达到吸附平衡。表明此时单分子层吸附（第一层）已基本完成,多分子层吸附（第二层以后）已开始逐渐形成。二元和三元体系中,Pb的吸附过程均符合拟二级动力学模型,说明Pb在藻表面的单分子层吸附和多分子层吸附都是化学吸附。动力学拟合结果表明,二元体系的反应速率常数K₂为0.599g/（mmol·min）比三元体系的0.019 g/（mmol·min）大很多,因此多分子层吸附过程中第二层以后的吸附速率小于Pb²⁺的单层吸附速率。考察了p H对三元体系中Pb以及FA的增量的影响。FA存在/不存在下,蛋白核小球藻对Pb的吸附量均随p H增加而增加,说明Pb吸附量与溶液中H⁺存在竞争作用。但是,蛋白核小球藻对FA的吸附,在二元体系下随p H增加而下降,表明藻更易吸附未离解的FA;而在三元体系下,p H<7时,FA的吸附量随p H增加而增加。由此推断,藻上增加的是FA-Pb配合物。p H>7时,吸附的FA减少,但Pb的吸附量继续增加,是因为离解的FA提供了更多的吸附点位。通过微型态观测进一步揭示了Pb和FA在藻表面的多分子层吸附机制。首先对比了小球藻（藻,一元）、吸附了FA的小球藻（藻-FA,二元）、吸附了Pb的小球藻（藻-Pb,二元）和同时吸附了FA和Pb的小球藻（藻-Pb-FA三元）的粒径,其大小排序为:三元>藻-Pb二元>藻-FA二元>藻一元。这与本文提出的多分子层吸附是一致的,多分子层吸附会使得蛋白核小球藻的粒径增加。傅里叶红外光谱分析（FTIR）和X射线光电子能谱分析（XPS）检测结果可知,Pb²⁺的吸附是通过与藻表面的羧基结合的。三元体系下,Pb表面所结合的氧原子数较藻-Pb二元体系有所增多,且C 1s谱的C-O和C=O峰面积也较藻-Pb二元体系明显增加,也表明三元配合物的形成机制是Pb²⁺同时与藻和FA表面的羧基结合。扫描电子显微镜（SEM）的观察结果表明,三元体系的吸附层确实较二元体系有所增厚。透射电子显微镜（TEM）观察结果表明,FA将大多数Pb拦截在藻表面而阻止了Pb进入蛋白核小球藻的细胞内。基于经典配位化学理论,提出了发生多分子层吸附（形成三元配合物）与重金属种类、配体种类和结合能力这“三个因素”有关。本研究深化了我们对溶解性有机质参与下藻类富集重金属的行为的认识,有利于准确评估水环境中重金属的迁移转化及生态风险。