近日，我院2022级硕士研究生杨国先在“微生物燃料电池强化人工湿地减污降碳性能”方面取得了重要进展。以“Performance and mechanism of constructedwetland-microbial fuel cells on synergistic reduction in pollution and carbon emissions:The effect of electroactive algal-bacterial biofilm”为题的论文被国际期刊Chemical Engineering Journal（SCI一区，IF=13.4）接收。青岛大学为第一作者单位，杨国先硕士为第一作者，团队王森副教授、孔范龙副教授为通讯联系人。此研究得到了国家自然科学基金（42277495）和山东省高等学校青创科技计划（DC2000000961，城镇污水高效治理与资源化利用技术）的资助。
人工湿地（Constructed Wetlands，CW）作为一种生态友好的清洁技术，在环境治理中得到了广泛的应用。然而，污染物去除效率的限制和温室气体的排放是CW应用的主要问题。该研究在微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）中引入电活性藻菌生物膜（Electroactive algal-bacterial biofilm，EABB）阴极，构建强化型电活性CW（EABB-MFC-CW）系统，增强其减污降碳性能。研究发现：（1）EABB-MFC-CW系统在污染物去除方面表现出更高的处理效率，对COD、NH₄⁺-N和TP的去除率分别达到83.9%、78.7%和77.2%；（2）EABB-MFC-CW系统显著降低了温室气体排放，全球变暖潜能值（GWP）较传统MFC-CW减少58.63%；（3）EABB的引入优化了MFC-CW系统的电化学性能，系统的平均输出电压提升至271.33±75.71 mV，较MFC-CW系统（155.72±29.90 mV）显著提高。最大功率密度达到159.88 mW/m³，库伦效率提升至4.24%。添加EABB阴极促进了系统中的微生物胞外电子传递（EET），提高了电子转移效率，增强了系统的产电性能；（4）宏基因组测序结果表明，添加EABB阴极显著提高了系统微生物的丰富度和多样性（如产电菌Geobacter和Desulfuromonas），提高了关键功能基因的丰度。EABB-MFC-CW通过调节pta、mcrA和pmoA的丰度来促进碳代谢，通过影响amoA、nirK和norZ基因和电子传递促进氮代谢。综上，该研究开发的EABB-MFC-CW系统能够有效提升污染物去除效率，降低温室气体排放，为污水处理中的碳污协同控制提供了环保、高效的新策略。
