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微生物燃料电池（Microbial fuel cells, MFCs）是一种可以将有机物的化学能直接转化为电能的新型技术。重金属离子对MFCs的产电性能具有重要影响,例如对阳极产电微生物的毒性作用,对阳极过程的促进作用,以及参与阴极过程等。本文研究了MFCs型生物毒性传感器对含汞废水生物毒性的检测方法,研究了铜离子和镍离子在微生物燃料电池阳极中迁移、转化和去除等过程。MFCs型生物毒性传感器可以作为水质安全事故的预警装置,本文利用MFCs型生物毒性传感器对含汞废水的生物毒性进行检测,结果表明：汞离子浓度与MFCs输出电压的抑制率成正相关,相关系数为0.9776；当外电阻为25-35Ω时,最低检测限为0.5mg/L,最大抑制率为21.74%。外电阻越小,MFCs检测生物毒性的灵敏度也越高,响应时间越短,检测限越小；然而,外电阻太小,则不利于MFCs的长期稳定运行。分析认为,MFCs生物毒性检测器检测生物毒性时,最佳外电阻选择范围为0.5 R内-0.7 R内。以铜离子(Cu2+/Cu标准电极电位为+0.34 V)为研究对象,研究了铜离子在MFCs阳极对产电性能的影响,其形态转化、迁移及去除机制。当铜离子浓度低于19.44 mg/L时,MFCs输出电压高于空白组,结果表明低浓度铜离子可以促进MFCs的产电性能。当铜离子浓度在20～100 mg/L时,产电性能开始下降,但MFCs输出电压稳定在0.5 V以上。铜元素质量分布研究结果表明,15-21%的铜离子在生物膜上形成铜单质,60～75%的铜离子与溶液中的硫离子和磷酸盐生成硫化铜和磷酸铜沉淀；铜离子在MFCs的阳极被去除,几乎没有迁移到阴极室。还原生成的铜单质加强了电子传递而提高了MFCs的产电性能。铜离子的去除机理主要为生物吸附和化学沉淀。以镍离子(Ni2+/Ni标准电极电位为-0.23 V)为研究对象,研究了其在MFCs中阳极的行为,包括去除效率,产电性能,迁移和分布。结果表明：镍离子也可以通过MFCs的阳极去除。在镍离子浓度为2.93-8.80 mg/L时,可促进MFCs的电压输出；在镍离子浓度为2.93～58.67 mg/L时,外电阻为5000Ω时,MFCs的输出电压稳定在0.6 V以上；镍离子的去除机理主要为化学沉淀过程（质量分数高达为93%）,包括阳极沉淀比例为75.5%,阴极沉淀比例为15.0%左右。