河涌污染治理是当前环境科学与工程领域的热点和难点之一。本文以沉积物微生物燃料电池(Sediment microbial fuel cell,SMFC)为主要方法,研究黑臭河涌底泥典型污染物TOC、硫化物、多环芳烃等典型污染物降解转化过程。本文研究SMFC阳极附近不同距离底泥(1~5 cm)的污染物的去除效果;同时考察0~60天时间范围内污染物去除率随时间变化的趋势。主要研究结论如下:(1)SMFC运行60天后,SMFC阳极附近底泥ORP由-185 mV上升到23.8 mV,pH持续降低。SMFC可以加速阳极有机物的降解,TOC浓度在阳极逐渐降低。间隙水中小分子有机物酸(包括甲酸、乙酸、乳酸)浓度逐渐下降,表明越靠近电极微生物催化氧化有机酸产电的代谢活性越强。甲酸和乳酸浓度下降较慢、乙酸浓度下降更多,可能是由于产电微生物偏好利用乙酸作为电子供体。底泥中大分子的多环芳烃(PAHs)浓度下降,降解率升高,即SMFC可促进多环芳烃及小分子有机物降解。(2)SMFC产电过程加速了硫化物氧化生成硫酸盐。在阳极,HS~-被氧化生成硫酸盐;同时造成底泥黑臭的重要物质酸性挥发性硫(AVS)也被氧化去除,浓度逐渐降低。(3)通过使用不同的外阻研究了不同电流密度SMFC对污染底泥修复的影响。随着电流密度的增加,底泥中ORP升高,pH下降,HS~-浓度下降,AVS下降,硫酸盐浓度增加,PAHs去除率与电流密度呈正相关。(4)微生物群落结构分析表明:SMFC产电对底泥微生物群落结构有显著影响,且随距离减小影响程度增大。硫氧化及硫酸盐还原菌(Desulfobulbus、Desul-furivibrio等)在电极表面富集,典型产电微生物Geobacter和Pseudomonas等丰度也朝向电极逐渐增加。基FAPROTAX功能预测分析显示硫呼吸、硫酸盐呼吸、铁呼吸、芳烃降解等功能朝向电极增强,尤其在电极表面,上述功能显著高于电极附近底泥,表明阳极表面存在碳、硫、铁元素的微生物代谢循环热区,代谢活性由近及远逐渐降低。综合以上,本论文研究了SMFC对污染底泥中硫化物、多环芳烃等污染物的协同去除效果,首次系统地揭示了微生物产电对硫化物和有机物物协同去除的时空过程和耦联机制,为更高效地利用SMFC技术强化黑臭河涌修复提供关键信息,为大规模集成型SMFC在实际污染河涌的应用提供了重要参数和必要科学基础。