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作为农业大国,我国的农药污染问题一直备受关注,除草剂是农业生产中必需的一种生产要素,其大量的施用造成的污染不可小觑。微生物燃料电池(MFCs)是一种新型的修复污染土壤的生物电化学技术,采用固体电极作为电子受体,克服了土壤中电子受体少、物质传输困难而导致的污染物生物降解效率低下的问题,同时还伴随电能产出。本研究以异丙甲草胺为目标污染物,研究了土壤MFCs的产电性能及其对异丙甲草胺的降解效果,通过测定土壤性质、异丙甲草胺含量以及土壤MFCs中的细菌群落结构,研究土壤MFCs降解过程中的关键微生物种群以及时空演替规律,结合土壤性质、异丙甲草胺浓度、产电能力、微生物丰度之间的统计学相关性,揭示土壤微生物电化学系统驱动异丙甲草胺消减的因素。实验结果如下:(1)以碳纤维布阳极、活性炭空气阴极构造的单室土壤MFCs在阴极附近1cm处对异丙甲草胺的去除效率比无电极对照提高了262%(初始浓度为10mg/kg)和176%(初始浓度为20mg/kg),最大输出电流密度为78.9±0.6 mA/m~2;使用石墨棒-碳纤维复合阳极之后,最大输出电流密度升高了7倍多,达到636.6±19.0 mA/m~2,在闭路中得到最高去除效率为97%,根据实验数据拟合曲线计算得到异丙甲草胺完全去除的时间,开路总共需要245天,而土壤微生物电化学处理闭路仅需要109天,时间缩短了一半。(2)在土壤MFCs中,微生物降解是去除异丙甲草胺的主要途径,根据相关性分析可知,Azohydromonas sp.、Pontibacter sp.和Sphingomonas sp.与异丙甲草胺的去除有极显著相关性,是潜在的降解相关菌,而Clostridium sp.和Geobacter sp.等菌也被证明与产电显著相关;微生物电化学系统中生物电流的刺激诱导细菌群落发生定向演替,产电菌Geobacter sp.逐渐替代Pontibacter sp.,生物电流增大,Geobacter sp.不仅与Pontibacter sp.相互促进相互刺激,还可能同时发挥产电和降解两种作用;Geobacter sp.丰度减小之后,生物电流随之减小,Pontibacter sp.连同Sphingomonas sp.丰度升高,继续发挥降解作用,直到异丙甲草胺完全降解。