植物微生物燃料电池修复Cr(VI)污染湿地土壤及机理研究

本研究通过引入沼生植物香蒲构建植物微生物燃料电池系统（P-MFC）修复Cr（VI）污染湿地土壤，考察了植物、不同初始Cr（VI）浓度对系统产电及去除效率的影响.结果显示，香蒲种植能显著提高P-MFC运行性能，系统最大功率密度与Cr（VI）去除率分别提高至23.83 mW·m -2 、33.01%，随着Cr（VI）暴露浓度的升高，系统运行性能降低.利用P-MFC修复Cr（VI）污染土壤过程中，电化学还原作用是Cr（VI）去除的主要机制，近90%的Cr（VI）通过电化学还原去除，系统中0.3%~1.86%的Cr（VI）被香蒲吸收富集，3.5%~9.5%的Cr（VI）被微生物与还原性有机物直接还原.通过高通量测序技术分析发现，香蒲种植与低浓度Cr（VI）暴露下阳极微生物群落多样性较大，优势门类Proteobacteria相对丰度最高为63.9%，较未种植香蒲与高浓度Cr（VI）暴露条件下提高了3.4%~19.0%，电化学活性微生物 Geobacter 相对丰度最高为12.4%，较未种植香蒲与高浓度Cr（VI）暴露条件下提高了4.4%~6.8%.系统中对Cr（VI）具有较强耐受性与还原能力的 Acinetobacter 、 Bacillus 占有较大比例，且相对丰度随暴露浓度升高而增大，最高分别为19.0%、14.4%，进一步说明微生物群落在Cr（VI）去除上发挥了一定作用.上述结果表明，P-MFC在去除湿地土壤Cr（VI）污染方面具有良好的潜力.