富里酸与铁的协同作用在电极干预下增强了沉积物中铁结合磷的固定能力以及有机污染物的去除效果

《Environmental Technology》：Fulvic-iron synergy enhances sediment iron-bound phosphorus immobilization and organic pollutant removal with electrode intervention

中文摘要：本研究开发了一种沉积物微生物燃料电池（SMFC），有效控制沉积物内源磷释放。实验表明SMFC系统使有机碳去除效率提升2.25倍，铁结合磷（BD-P）在CC-FA-0.05组较对照组增加105%，同时Fe(Ⅲ)还原率提高7-6%。优势菌群Proteobacteria和Desulfobacterota中Geobacter和Sideroxydans协同驱动铁氧化还原及电子传递。该技术通过腐殖酸-铁协同作用形成可持续电极-铁-腐殖酸氧化还原循环，实现沉积物磷固定与有机污染物原位降解的双重目标。

　　

摘要

过量磷的排放被认为是导致湖泊系统富营养化的主要因素，严重破坏了淡水生态系统的生态平衡。有效控制沉积物储库中内源性磷的释放是缓解这一环境问题的基本前提。本研究开发了一种沉积物微生物燃料电池（SMFC），以解决沉积物中磷释放的问题。在CC-FA-0.2实验中，沉积物中总有机碳（TOC）的去除量比对照组高出2.25倍，这表明芳香族化合物和富里酸得到了降解。在闭合循环（CC）反应器中，间隙水中的磷含量减少了66%；进一步分析发现，沉积物中铁结合磷（BD-P）的保留量显著增加（CC-FA-0.05组相比对照组增加了105%）。在SMFC运行过程中，Fe(Ⅲ)的氧化还原循环有助于更好地保留Fe(Ⅲ)（分别为58–54%和51–52%），这对磷酸盐的固定至关重要。微生物分析结果显示，变形菌门（Proteobacteria）和脱硫杆菌门（Desulfobacterota）是优势菌群，其中Geobacter和Sideroxydans等属在促进Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环及细胞外电子转移过程中发挥了协同作用。本研究提出了一种基于富里酸-铁协同作用的新生物电化学策略，实现了电极-铁-腐殖质之间的可持续氧化还原循环。该工艺为原位固定沉积物中的磷并去除有机污染物提供了一种高效且可持续的方法。