镉(Cd)是一类对生态环境和人体健康危害极大的污染物。藻类在环境中分布广泛、生长代谢迅速、并且对重金属具有良好的蓄积能力,被认为是处理环境中Cd污染的最具希望的方法。本文通过叶绿素荧光技术研究了Ca2+和Cd2+对钙化藻—喜钙念珠藻(Nostoc calcicola)光合系统II活性的影响,并构建喜钙念珠藻反应器处理人工模拟镉污染水中的Cd。同时,通过三维荧光光谱(EEM)研究喜钙念珠藻胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)与Ca2+和Cd2+的络合作用。此外,本文也研究了EPS诱导CaCO3过程中对Cd的去除作用,以及EPS对CaCO3晶体形貌的影响。本文的主要研究结论如下:　　 (1)Cd2+处理会导致N.calcicola PSⅡ的光反应中心密度减小,降低了将电子传递到电子传递链的能量、增加了热耗散能量和单位反应中心吸收的光能,降低了光化学反应效率,减少了叶绿素a的含量,最终导致PSⅡ光合作用效率的下降。1.5mmol/LCa2+可以不同程度抑制或降低5μmol/L Cd2+和10μmol/L Cd2+对N.calcicola PSⅡ的胁迫作用。　　 (2)喜钙念珠藻EPS中含有2个类蛋白荧光基团和1个类腐殖酸荧光基团。EPS与Ca2+和Cd2+通过静态猝灭方式结合生成稳定的不发荧光的EPS-Ca2+/Cd2+络合物。EPS对Ca2+和Cd2+的结合常数(logKb)分别为2.05～2.22和2.39～2.39,说明EPS与Ca2+和Cd2+均具较强的结合能力。　　 (3)EPS的存在能够在一定程度上延长CaCO3沉淀生成时间,减小最大生成速率,增大整体平均生成速率。3.2mg/L和6.4mg/L EPS诱导CaCO3反应体系对Cd的去除都具有很好的去除效果,去除率分别为别为（99.43±0.04)%和(97.09±3.81）%。　　 (4)碳酸氢铵扩散试验表明EPS对CaCO3晶体形貌有一定的影响。6.4mg/L EPS能够将CaCO3晶体中球霰石的摩尔百分比提高至3.2%。　　 (5)N.calcicola藻反应器试验表明N.calcicola可显著提高出水Ph值,降低出水DIC含量,其对水体中Cd的去除率高达(98.16±1.49)%～(98.70±1.83)%。分析Cd在藻体中的形态发现,其主要以有机结合态存在,碳酸盐结合态和可交换态较少。SEM—EDX结果显示N.calcicola藻细胞周围存在主要由Ca、C和O元素组成晶体物质。同时晶体物质表面含有少量的Cd。　　 以上结果表明,喜钙念珠藻对Cd具有一定的耐受性,Ca在一定程度上能够缓解Cd对其的胁迫作用;喜钙念珠藻EPS对Ca2+和Cd2+都具有较强的结合能力。此外,EPS有利于CaCO3的生长、对CaCO3晶体形貌有一定的影响。喜钙念珠藻反应器对Cd具有很好的去除效果,其诱导生成CaCO3过程对周围环境中Cd的去除具有一定的贡献。