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硝基苯(Nitrobenzene,简称NB)废水具有生物积累性和“三致”效应,对人类和环境会造成严重的危害。基于可持续废水处理理念,对废水进行资源化和能源化成为新的目标。人工湿地(Constructed wetland,简称CW)与微生物燃料电池(Microbial fuel cell,简称MFC)构成的CW-MFC系统,可以充分发挥CW和MFC的优点,将能量回收和有机废水的高效降解结合在一起,是一项绿色环保和无污染排放的废水处理技术。湿地植物作为CW-MFC系统重要的组成部分,其根系泌氧(Radial oxygen loss,简称ROL)可以为MFC的阴极区提供氧气,以提高好氧微生物菌群的活性,从而有利于废水中NB的降解。本次研究构建了4个不同的反应器:M1(空白对照,未种植植物)、M2(水葱)、M3(香蒲)和M4(黄花鸢尾),探究了植物ROL对CW-MFC同步降解NB废水和输出电压的影响和作用机制。主要研究内容及结果如下:(1)与M1相比,M2、M3和M4中植物的ROL和根生物量对NB废水的去除会产生显著的影响(p<0.05)。当NB废水为200 mg/L时,水葱显示出更高的耐受性和具有较高的ROL以及根生物量,从而使M2相较于M1、M3和M4对NB废水的去除性能更好。(2)在200 mg/L的NB浓度下,M2中拥有较高的溶解氧(Dissolved oxygen,简称DO)浓度(2.57±0.17 mg/L)和根生物量(16.42±0.18 g/m~2),从而使其NB去除率(93.9%),功率密度(19.5 mW/m2)和电压(590 mV)最高。(3)湿地植物ROL能明显改善阴阳极样品微生物群落的丰富度和均匀度。对阴阳极样品进行高通量测序,发现产电菌(例如Ferruginibacter、Geobacter)和NB降解菌(例如Pseudomonas、Comamonas)在M2、M3和M4的阴阳极生物膜中的相对丰度明显大于M1,尤其在M2中富集更为明显。根据实验结果,水葱对高浓度NB有较强的耐受性,有助于提高CW-MFC处理NB废水的性能和产电效率。