生物电化学体系中,细菌在电极表面的附着行为对于体系成功运行至关重要。然而这一附着过程受诸多环境因素影响,目前的研究对于电极表面形成生物膜的机理方面的理解还不够完全。因此,本文选取奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis)作为模式菌株,采用试验研究和统计分析的方法,通过模拟生物电化学体系中对于细菌附着行为产生影响的两个主要外界因素营养物质和电压,尝试探究生物电化学体系中环境因素对于其生物膜形成的影响,为生物电化学体系有效利用提供理论依据和数据支撑,得到的主要研究结果如下:(1)不同碳源水平对细菌附着过程的影响表明,在初期附着阶段(1/3 h-1h),限制性营养浓度(1 mmol/L乳酸钠溶液)下的细菌附着量最多,达到3.23±0.10×10~7cells/cm~2,其附着量随着营养浓度的增加而减少。限制性营养浓度会增大细菌的运动速度和胞外聚合物的生成。此时对细菌附着行为具有促进作用的三个因素由强到弱排分别是碳毡营养物质吸附率、胞外聚合物的分泌和细菌运动速度。在生物膜形成阶段(8 h),充足营养浓度(40 mmol/L乳酸钠溶液)下细菌附着量最多,达到5.04±0.26×10~7cells/cm~2,在此阶段,碳毡上的营养物质吸附率不再对细菌附着量起促进作用,胞外聚合物的分泌和细菌运动速度仍然对细菌附着行为具有促进作用。因此,限制性营养浓度有利于细菌的初期附着行为。(2)梯度电压条件对细菌附着过程的影响表明,在初期附着阶段,0.6 V外加电压下的细菌在电极上的附着量最多,达到6.87±0.18×10~7cells/cm~2。可以看出,适当的施加电压可以增大细菌的运动速度和胞外聚合物的生成。在初期附着阶段胞外聚合物的分泌和细菌运动速度是对细菌附着行为具有促进作用的两个因素。在生物膜形成阶段,0.4 V电压下的细菌附着量最多,达到14.14±0.48×10~7cells/cm~2,在此阶段,细菌运动速度不再对细菌附着量有促进作用,而胞外聚合物分泌差异变大。同时,我们发现无论在初期附着阶段还是生物膜形成阶段,0.8V电压下的细菌附着量都较不加电条件下的更低。这一结果表明,适当的电压条件有利于细菌的附着以及生长,而过大的电压则对细菌附着行为存在抑制作用。(3)限制性营养条件下梯度电压对细菌附着过程的影响表明,在初期附着阶段,在限制性营养条件中,0.6 V电压下的细菌附着量最多,达到8.13±0.33×10~7cells/cm~2,多于此阶段充足营养条件下细菌附着量的峰值,此阶段对细菌附着行为具有促进作用的两个因素由强到弱排分别是胞外聚合物的分泌和细菌运动速度。在生物膜形成阶段,依旧是0.6 V电压下的细菌附着量最多,达到13.26±2.26×10~7cells/cm~2,稍低于充足营养条件下的细菌附著量峰值,此阶段对细菌附着行为具有促进作用的两个因素由强到弱排分别是细菌运动速度和胞外聚合物的分泌。这一结果表明,双重限制条件更有利于细菌的初期附着,但随着时间的推移,营养物质的逐渐匮乏会对细菌的生物膜形成产生一定的抑制作用。