微生物固定化技术具有耐高毒性、稳定性强以及污染物去除率高等优点。针对高浓度苯酚废水抑制微生物活性的问题,采用包埋−交联复合固定法制备海藻酸钠/壳聚糖@生物炭(SA/CS@BC)复合微球固定深海苯酚降解菌群SP-1。通过单因素实验优化微球组分配比(SA浓度1.0%~5.0%、CS浓度0.25%~1.25%、CaCl2浓度1.0%~5.0%、BC浓度0.25%~1.25%),系统对比游离菌群、SA/CS微球及SA/CS@BC微球在200~1200mg/L苯酚浓度下的降解性能,并利用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、比表面积分析(BET)、液相色谱−质谱(LC-MS)及总有机碳(TOC)测定等手段解析降解机制。结果表明,在最佳配比(3.0%SA、0.75%CS、4.0%CaCl2、1.00%BC)下,SA/CS@BC微球对1200mg/L苯酚的降解率高达94.6%,较游离菌群(28.7%)提升3.3倍;生物炭(BC)的添加使微球比表面积从4.936m2/g(SA/CS)显著增至32.829m2/g,SEM观察证实微生物大量定植于BC孔隙结构内,FTIR分析显示微球表面含氧官能团(—OH、—COOH、C—O—C)的丰度增加且特征吸收峰发生偏移(—OH由3420cm−1移至3335cm−1),表明氢键作用增强,进而促进污染物吸附与生物降解过程;苯酚代谢路径经LC-MS验证为羟基化生成邻苯二酚,经邻位开环裂解为黏糠酸,再氧化为琥珀酸进入三羧酸循环,最终矿化为CO2和H2O,TOC去除率达93.9%,无机碳/总碳(IC/TC)比值从初始5.8%升至68.5%;微球重复使用5次后,苯酚降解率仍保持90.5%。该SA/CS@BC复合微球通过生物炭的快速吸附与海藻酸钠/壳聚糖凝胶的缓释功能形成协同机制,有效缓解高浓度苯酚的瞬时毒性冲击,为含酚废水的高效生物处理提供了稳定可靠的技术方案。