论文以天津泰达污水处理厂污泥浓缩间的污泥为接种物,启动并运行了微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,简称MFCs)。从阳极富集的生物膜上筛选得到一个分离株,命名为P2-A-5。通过形态学观察、生理生化实验和16SrDNA序列分析,将该菌株归属为嗜根考克氏菌(Kocuria rhizophila)。这是首次对K.thizophila种内微生物产电性能及其在微生物燃料电池中应用的报道。以1.0 g/L葡萄糖为底物时,该菌株所接种的单室MFCs的最大功率密度为74.9 mW/m2。通过构建阳极包裹型MFCs、阳极液的循环伏安扫描及GC-MS成分分析,对该菌株的胞外电子传递途径进行了初步研究。结果表明,菌株P2-A-5以生物膜机制进行胞外的电子传递。通过化学剂处理细胞、底物种类和浓度的优化,进一步提高菌株P2-A-5的产电性能。结果表明,菌体经0.5 mg/L溶菌酶处理45 min后,接种到以2.0 g/L海藻糖为底物的阳极液中运行MFCs,其功率密度达到314.8 mW/m2,比优化前提高了320.3%。通过比较化学剂处理前后菌体的超显微结构、MFCs内阻及阳极膜菌落数、细胞膜生理特性、脂肪酸组成和电子载体CoQ10含量的变化,进一步探讨其产电性能提高的原因。结果表明,菌体对电极粘附效率的增加,脂肪酸组成变化引起的细胞通透性和细胞膜流动性的增大,关键电子载体CoQ10含量的增加都是MFCs系统功率密度提高的重要原因。进一步考察菌株P2-A-5以不同比例的苯酚-葡萄糖混合溶液为底物运行MFCs的情况。结果表明,当苯酚浓度不超过1000 mg/L时,苯酚降解率均在74%以上。当苯酚浓度为300 mg/L、葡萄糖浓度为700 mg/L时,MFCs电压最高达到1 39 mV,继续增大混合溶液中的苯酚比例,系统电压不断降低,当1000 mg/L苯酚作为单一底物时,系统电压最低,仅为65 mV。这些结果说明K.hizophilaP2-A-5能够降解苯酚产电。此外,论文对课题组前期筛选的另一株产电微生物Tohumonas osonensisP2-A-1的胞内电子传递途径和胞外电子传递途径进行了初步研究。结果表明,菌株P2-A-1的胞外电子传递途径主要是生物膜机制,可能产生电子传递介体,辅助电子传递过程。添加胞内电子传递链抑制剂的实验发现,9.0mmol/L鱼藤酮(抑制NADH→CoQ的电子传递)的加入会抑制MFCs电流的产生,这表明菌株P2-A-1的胞内电子传递途径是利用NADH和CoQ作为电子载体,NADH和CoQ在电子传递过程中发挥着重要作用。而7.0 mmol/LNaN3(细胞色素氧化酶抑制剂)的加入对菌株的产电性能没有影响,这排除了该菌株利用末端氧化酶路径进行胞内电子传递的可能性。同时,0.5 mmol/L 2,4-二硝基酚(解偶联剂)、0.5 mmol/L二环己基碳二亚胺(ATP合酶抑制剂)对MFCs电流的产生表现出抑制作用,这说明在MFCs产电体系中,发酵代谢也有一定的作用。论文成果对于丰富产电微生物的多样性,挖掘更多具有高电化学活性的微生物菌种、提高其产电性能和探索其电子传递途径具有重要的理论意义。