近年来,农田中农药、重金属、氮和磷等物质在降雨的冲刷作用下,通过地表径流、农田排水等方式进入自然水体,严重威胁着水生态环境及人类的饮用水安全。如何经济有效的解决农田排水污染,成为当前急需解决的问题。人工湿地（Constructed wetlands,以下简称CW）凭借其运营成本低、净化效果好、去除速度快等优点,已成功应用于农田排水污染水体的处理。传统CW对农田排水中氮、磷等污染物表现出较高的净化能力,而对农药和重金属等污染物则存在吸附容量低、去除不彻底等弱点。本研究基于铁碳微电解（Iron-carbon microelectrolysis,以下简称ICME）技术构建ICME强化型人工湿地（ICME-CW）,研究ICME-CW对毒死蜱（Chlorpyrifos,以下简称CP）和镉（Cadmium,以下简称Cd）的去除性能,进而分析CP降解和Cd去除过程的相互作用,评价微生物群落和相关功能基因对CP和Cd的响应,最终阐明ICME-CW对CP和Cd的去除机理。主要实验结论如下:（1）确定了沸石基铁碳微电解（Zeolite-based iron-carbon micro-electrolysis,以下简称ZB-ICME）填料的最佳制备方法,分析了ZB-ICME填料在长期实验运行条件下的形貌、结构、官能团的变化。ZB-ICME填料由还原铁粉、秸秆生物炭、沸石粉、可溶性淀粉和碳酸氢铵五种原料制得,原料最佳配比为2:1:5:1:1（体积比）。采用ZB-ICME填料强化CW系统（ZB-ICME-CW）,系统内自发形成微电解环境并发生铁氧化腐蚀。表征结果显示,实验后的ZB-ICME填料比实验前的ZB-ICME填料表面增加了铁腐蚀颗粒,且CP和Cd共存条件下的CW中ZB-ICME填料的腐蚀程度要大于其他CW。实验结束后ZB-ICME填料还检测出不同铁氧化态（Fe OOH、Fe O、Fe2O3和Fe3O4）,证明了微电解反应的发生。此外,Cd（OH）2和Cd XFe（1-X）（OH）2共沉淀物的检出表明Cd在CW系统内主要通过生成沉淀的方式去除。（2）明确了CW对含CP和Cd污染物的农田排水的净化效果,掌握了CP和Cd在ICME-CW系统中的去除变化规律。采用ZB-ICME-CW系统同步去除农田排水中的CP和Cd,去除率可分别达99.6%和98.6%,优于传统沸石人工湿地（Zeolite based constructed wetland,以下简称ZB-CW）的处理效果（CP=92.9%;Cd=63.6%）。CW进水中添加CP和Cd后,可以促进ZB-ICME-CW系统对氮和磷的去除,分别从投加前的53.1%和63.9%增大到99.1%和96.6%。其中,CW可以利用CP作为外加碳源促进反硝化过程,实现ZB-ICME-CW系统高效脱氮。高浓度CP环境下（100μg/L）可能会产生反硝化聚磷微生物,可以促进反硝化脱磷反应。此外,ZB-ICME微电解过程中会发生铁氧化反应,氧化铁可与水体中的磷酸根结合从而实现磷去除。（3）解析了ZB-ICME-CW系统中的微生物群落多样性和群落特征,并对相关功能基因进行测序分析。暴露于CP和Cd后,ZB-ICME-CW系统中的厚壁菌（Firmicutes）、绿菌（Clostridia）、醋酸杆菌（Acetobacterium）等CP耐药菌和拟杆菌门（Bacteroidetes）等Cd耐药菌的丰度显著增长,相关功能基因（czc A和opd）的丰度也有相应提升,促进ZB-ICME-CW系统对含有CP和Cd的农田排水的高效去除。此外,ICME环境还促进了变形菌（Proteobacteria）、Patescibacteria、拟杆菌、假单胞菌门（Pseudomonas）和拟球菌（Paracoccus）等反硝化细菌的生长,从而提高了ZB-ICME-CW系统的脱氮能力。（4）阐明了ZB-ICME-CW系统对CP和Cd的去除机理,以及CP和Cd去除过程中的相互作用。在本研究中,ZB-ICME填料对CP和Cd的去除机理主要为:阴极产氢过程中的电子转移促进CP降解,以及阳极氧化过程的铁腐蚀固定Cd作用。同时,在CP降解过程中,ZB-ICME填料发生的铁氧化反应会增加系统中的溶解氧消耗,阴极发生的还原产氢反应会消耗溶液的氢离子,导致溶液的p H值升高,从而促进Cd生成Cd/Fe共沉淀实现去除。新型ZB-ICME填料能强化CW系统对CP及Cd等污染物的去除效果,增大系统中微生物群落的丰富度和多样性,有效提高系统对农药和重金属的去除。本研究为CW净化含农药、重金属的农田排水提供理论支撑。