水体生态系统中重金属污染问题是目前最重要的环境问题之一。在所有重金属中，镉(Cd(Ⅱ))是一种不可生物降解的非必需金属离子，往往会在生物体内积累，对环境和公众健康造成重大威胁。在众多Cd(Ⅱ)处理方法中，生物吸附是一种经济、环保和高效的重金属去除方法。然而，几乎没有研究者对不同来源的生物吸附剂之间存在的吸附差异性进行过对比分析，这导致人们在选择生物吸附剂时没有任何参考，因此本研究采用沉水植物、挺水植物、超累积植物以及浮水植物源的生物吸附剂来去除废水中的Cd(Ⅱ)，并对比了它们在处理Cd(Ⅱ)时的差异性以及吸附机理，为以后人们在选取生物吸附剂时提供指导性意见。此外，很少有人注意到植物源的生物吸附剂在处理重金属废水时也会带来二次污染(即：引起废水中COD的增加)，因此本研究以浮水植物水葫芦为例，探究了其最佳吸附条件，并通过分批吸附实验获得吸附动力学和吸附等温线数据，随后，使用内生菌、小球藻和菌藻共生系统(MESS)来深度去除水葫芦生物吸附过程中释放的COD和残留的Cd(Ⅱ)。主要研究成果如下：
　　1.用Langmuir模型拟合得到的沉水源植物吸附剂黑藻、栅藻以及小球藻的最大吸附量分别为173.2mgg-1、167.8mgg-1、166.9mgg-1。挺水植物源生物吸附剂香菖蒲、水竹以及美人蕉的最大吸附量别为82.8mgg-1、70.2mgg-1以及67.4mgg-1。超累积植物源生物吸附剂东南景天、蜈蚣草、龙葵的最大吸附量分别为64.5mgg-1、60.1mgg-1以及57.9mgg-1。浮水植物源生物吸附剂浮萍、一叶莲、水葫芦的最大吸附量分别为39.2mgg-1、23.7mgg-1以及21.6mgg-1。通过对Qm值的对比分析，可以初步得到这几种植物源生物吸附剂在吸附水体中Cd(Ⅱ)时，其吸附能力大小一般为：沉水植物＞挺水植物＞超累积植物＞浮水植物。这初步反映：与水亲和性越高的植物来源材料，其对应的植物吸附剂对于Cd(Ⅱ)的生物吸附能力可能越强。
　　2.植物细胞壁中含有丰富的功能性基团，其中羟基、羧基、硫酸基、酰胺基、氨基以及醛基等亲水性基团是植物吸附、络合、螯合重金属离子最主要的基团，这些官能团中的氧、氮等原子提供的孤对电子与Cd(Ⅱ)配合，通过表面配合机理使Cd(Ⅱ)吸附在植物材料上。而沉水植物具有较多的亲水性基团，使其可以为水体中的重金属离子提供更多的吸附位点，从而具有更高的吸附效率，挺水植物、超累积植物以及浮水植物亲水性基团的含量相对次之，使得其对水体中的Cd(Ⅱ)的去除能力之间存在一定的差异性。同时Cd(Ⅱ)还可与植物细胞内的Ca(Ⅱ)、Na(I)、K(I)和Mg(Ⅱ)等离子发生离子交换，通过离子交换机理使Cd(Ⅱ)吸附在植物材料上，而不同植物细胞内这些离子含量也存在一定差异，这也可能是出现这种规律性的原因之一。
　　3.本研究以水葫芦生物吸附剂为例，探究了它的最佳吸附条件：pH为6.5，吸附剂剂量为5gL-1，反应平衡时间为60min。水葫芦的吸附动力学数据显示其吸附过程是一个准二级的吸附动力学过程。用Langmuir模型拟合得到水葫芦的Qm为21.6mgg-1。反应后，发现其对Cd(Ⅱ)的去除率为66％，而此时滤液中的COD从0增加到292mgL-1。
　　4.研究了内生菌、小球藻和菌藻共生系统(MESS)协同深度去除Cd(Ⅱ)和COD的能力。单菌组：滤液中加入6种不同的内生菌(EBL14, LSE02, LSE03, LSE05, LSE06, LSE07)培养48h后，Cd(Ⅱ)的去除率从66％增加到80％以上，但对COD的去除没有效果。单藻组：小球藻在滤液中培养9d后，Cd(Ⅱ)的去除率在98％左右，COD去除率为63％。MESS：同时接种小球藻和LSE02培养3d后，Cd(Ⅱ)去除率可以提高到99.2％，COD的去除率可以达到73.7％。这种方法不仅提高了COD的去除程度而且大大缩短了修复周期。植物吸附剂与菌藻共生系统的联合应用，为提高重金属的处理效果和植物吸附剂的应用性提供了新思路。