三种挺水植物对CW-MFC耦合系统脱氮及产电性能的影响

作者：许丹; 黄铭意; 韩胡威; 欧阳言荣; 郭亚丹; 肖恩荣; 吴振斌

来源：水生生物学报, 2022, 1-10.

• 植物
• 人工湿地
• 微生物燃料电池
• 脱氮
• 产电

为探究不同植物类型对人工湿地微生物燃料电池系统（CW-MFC）耦合系统脱氮和产电性能的影响及机制,分别以芦苇（Reed）、千屈菜（Lythrum salicaria）和美人蕉（Canna indica）构建3组CW-MFC小试系统,依次记为CM-R、CM-L及CM-C。结果显示:（1） CW-MFC耦合系统的输出电压和功率密度呈现CM-L＞ CM-C＞ CMR;（2） CM-R耦合系统的NH4+-N和TN去除率（76.8%±9.9%; 54.2%±8.2%）显著高于CM-L（61.2%±8.0%; 43.1%±6.5%）高于CM-C（58.9%±9.5%; 42.0%±9.8%）, P＜0.01;（3）植物生长速率整体表现为CM-R＞ CM-C＞ CM-L,并且千屈菜（CM-L）的叶片中MDA含量最高,代表其受损害程度可能较高;（4）地杆菌属（Geobacter）作为典型的产电菌属,在三个耦合系统中均具有较高丰度（4.45%—7.64%）,并且其相对丰度大小与输出电压和功率密度大小变化趋势一致,此外, CM-R中不动杆菌属（Acinetobacter）和黄杆菌属（Flavobacterium）的相对丰度分别为21.10%和14.37%,显著高于其他两个系统（CM-L:0.33%和0.10%; CM-C:0.75%和0.07%）,是CM-R中主要的脱氮菌属;（5）结合FAPROTAX预测结果可知,共检测出包括化能异养、好氧化能异养、铁呼吸、硝酸盐还原和氮呼吸等在内的47组功能群组,同时结果还表明CM-R耦合系统的功能群组与其他两个系统差异较大,其中化能异氧和好氧化能异养功能群组在CM-R中占比较高。该结果有助于加强植物对人工湿地微生物燃料电池耦合系统产电和脱氮性能影响的认识。

• 单位
  淡水生态与生物技术国家重点实验室; 东华理工大学; 中国科学院水生生物研究所