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河道污染问题已严重影响人类环境健康,制约社会经济发展。现有河道治理技术存在耗能较大,环境相容性差,氮磷处理效果不佳等问题。沉水植物-微生物燃料电池（Submerged Plant Microbial Fuel Cell,SP-MFC）具有可原位修复、结构简单、生态环保,氮磷去除效果较好等优点。因此,本论文通过构建一种SP-MFC,强化污染物去除效果,实现水泥同步修复并回收利用部分能量,从运行条件、植物生理特性、微生物三个方面解析污染物去除机理。主要研究成果如下:考察了不同沉水植物对耦合系统产电性能的影响,种植植物的耦合系统产电效能明显优于空白组,其产生的电压分别为金鱼藻组321mV、苦草组317mV、黑藻组311mV、空白组264mV;其中金鱼藻组产电效果最好,最大电功率密度达98.70mW·m-2;同时,循环伏安曲线结果显示,各植物组氧化还原活性均高于空白组。探究了不同沉水植物对耦合系统污染物去除效果的影响,耦合系统可以同步净化水体和底泥,且植物组处理效果明显优于空白组,实现了强化去除的目的。金鱼藻对水体中COD和TN、TP去除效果最好,去除率分别为81.54%、65.27%和79.10%,分别是空白组的1.21、1.05和1.13倍,各组对NH3-N去除率相差不大。同时,金鱼藻也取得了较好的底泥降解效果,有机质、总氮、总磷去除率分别为43.77%、26.49%、21.42%。经分析,SP-MFC对COD去除率的贡献率较大,植物对TP贡献率较大,二者对NH3-N和TN去除的贡献率相近。分析了产电对污染物去除效果的影响,得到电压与COD、NH3-N、TN去除率间有较好的相关性,而与TP没有显著相关性。系统稳定运行期,金鱼藻闭路组生物量增长率为17.67%,显著高于金鱼藻开路组;金鱼藻闭路组根系分泌物及根系泌氧浓度明显高于金鱼藻开路组;苦草、黑藻、金鱼藻根系泌氧与电压、COD、TP去除率大小具有较好的一致性。耦合系统酶活性分析表明,植物组酶活性均明显高于空白组,其中金鱼藻组三磷酸腺苷酶与脱氢酶活性分别为空白系统的1.42和1.45倍;微生物燃料电池（MFC）的耦合也能显著提高酶的活性,除亚硝态氮还原酶外,金鱼藻闭路组酶活性均显著高于金鱼藻开路组;耦合系统中阴极硝化与反硝化酶活性显著高于阳极;系统中羟胺氧化还原酶及氨单加氧酶活性较高。碱性磷酸酶活性和水体及底泥中总磷、无机磷去除呈现一致性,与有机磷去除率没有呈现同一趋势,可能由于磷一部分传递到上覆水,一部分转移到底泥中。