稀土元素（REEs）是一组重要的金属，通常分为轻稀土（LREEs：La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu）和重稀土（HREEs：Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y）。它们具有独特的物理化学性质，如低密度、高导电性和强磁性，因此被誉为“现代工业的维生素”。稀土在众多战略性和高科技领域中不可或缺[1]，[2]，[3]，[4]，而离子吸附型稀土矿（IARE）已成为全球重要的稀土来源，尤其是重稀土[5]。传统的IARE稀土提取方法依赖于硫酸铵的现场浸出，虽然技术上有效，但会导致严重的氨氮污染和矿石中的NH₄⁺残留[6]，[7]。因此，迫切需要开发环保的替代浸出技术。
生物浸出法利用微生物及其代谢产物（如有机酸、铁载体、EPS）通过酸解、络合和氧化还原反应来 mobilize 金属，是一种有前景的绿色技术[8]，[9]，[10]，[11]，[12]。生物浸出方法包括单步、两步和三步工艺[13]。单步和两步方法为接触式浸出，微生物直接与矿石相互作用。虽然这可以减少溶解稀土的沉淀，但矿石或相关化合物的毒性可能会抑制微生物的生长和代谢[11]，[14]。相比之下，三步非接触式浸出法使用无细胞的废弃培养基，将微生物培养过程与浸出过程分开，从而优化了各个步骤并避免了潜在的毒性问题，通常能提高浸出效率[15]。例如，Zhou等人报道的一种使用Aspergillus niger的三步浸出方法，其IARE浸出率达到了102%，超过了单步（87%）和两步（85%）方法的效率[16]。大多数关于IARE的生物浸出研究集中在嗜酸化能自养菌（如Acidithiobacillus ferrooxidans）或真菌（如A. niger和Yarrowia lipolytica）上[14]，[17]，[18]。然而，尽管已知磷酸盐溶解细菌（PSB）能够降低pH值并螯合金属阳离子[19]，但它们在IARE生物浸出中的应用仍较少。
更重要的是，目前的研究存在一个关键空白：大多数研究仅报告了微生物培养或废弃培养基的浸出效率，但没有区分培养/浸出介质中的电解质离子（如NH4+、Mg2+）与微生物代谢产物（如有机酸）的相对贡献[14]，[16]，[20]。电解质本身可以直接与粘土矿物上的REE3+发生交换，其浓度可能主导整个浸出过程。我们的初步实验比较了代表性电解质（MgSO4、(NH4)2SO4等）和有机酸（柠檬酸、草酸、葡萄糖酸等）在IARE上的浸出效率。结果表明，在相同浓度下，电解质的浸出效率始终高于有机酸[21]。这一发现提出了一个基本问题：在同时含有电解质（来自培养基）和细菌代谢产物的生物浸出系统中，生物因素的实际附加值是什么？电解质浓度与细菌代谢产物之间的相互作用尚未得到系统研究。
为了解决这一空白，我们选择了两种先前分离出的PSB菌株Enterobacter sp. N1-1和N1-10[22]，它们均来自同一根际土壤。这两种菌株能够产生有机酸、铁载体和EPS。尽管来源相同，但它们的有机酸谱型不同，磷酸盐溶解能力也不同，且能在24小时内将培养基pH值从8.37降至4.92（N1-1）和4.54（N1-10）。值得注意的是，N1-10菌株已被证明可以通过有机酸驱动的磷酸盐溶解作用促进铀的矿化[22]。因此，这两种菌株是研究在不同电解质条件下代谢产物变化对IARE生物浸出影响的理想模型。我们假设电解质浓度是控制浸出效率的主要因素。在高电解质浓度下，细菌代谢产物的增强作用较弱，而在低浓度下则通过酸解和络合作用变得更为显著。本研究的目标有三个：（1）系统评估并比较这两种PSB菌株通过单步、两步和三步生物浸出过程的REEs浸出效率；（2）研究培养基中不同电解质浓度对浸出效果的影响；（3）阐明细菌代谢产物与电解质离子之间的协同或竞争机制。通过阐明这种相互作用，本研究为基于PSB的生物浸出策略和可持续IARE开发提供了机制基础。
