Study on the adaptability of typical wetland plants in CW-BES during the wastewater treatment and synchronous electrogenesis

人工湿地-微生物电化学系统（CW-BES）是一项新兴的同步污水处理与产能的生物技术，湿地植物作为CW-BES的核心组成之一，在污水处理和产能方面都发挥着重要的作用。本文以CW-BES中湿地植物为核心对象，研究典型湿地植物在污水净化以及电压环境下的生理变化和响应，为CW-BES实际应用中的植物筛选提供理论基础和参考。主要研究内容和结果如下：1. 以美人蕉、风车草、菖蒲、芦竹为研究对象，分别构建CW-MFC系统，比较了这四种不同植物在非生长季的产电性能以及生理生态变化。结果表明：（1）仅以植物根系分泌物为碳源时（T=20-25℃），芦竹组相较于其他三种植物可获得最大的输出功率——12.824 mW/m2；（2）在外加碳源（污水）时（T=2-15℃），相较于风车草和菖蒲，芦竹和美人蕉组能获得较大的最大功率密度，分别为17.412 mW/m2、18.561mW/m2。（3）在试验后期，菖蒲枯萎死亡，而其他三种植物仍然存活着度过非生长季，但它们的生理指标发生了相应的变化——相对生长速率（RGR）及Fv/Fm有明显下降，脯氨酸和丙二醛含量有明显地积累；2. 将芦竹应用到CW-MEC系统中，通过施加不同大小的外加电压，研究了芦竹在同步污水处理和电压环境下的生理生态变化。结果表明：（1）芦竹可承受的外加电压范围初步确定为1-3V，而5V外加电压会导致植物迅速枯萎死亡；（2）当外加电压为1-3V时，随着电压的增大，芦竹型CW-MEC系统的净化能力受到一定的影响——系统对污染物的去除率不与电压的大小成正比。外加电压为1V时，CODCr、NH4+-N的去除率达到最大值；外加电压为2V时，TN的去除率达到最大值；（3）当施加1-3V外加电压时，CW-MEC系统中芦竹的生长及生理生态指标变化不明显，且试验组与对照组（0V）之间均没有显著的差异性，从生理学角度证明1-3V的电压作用在芦竹的可承受范围之内。 综上，四种湿地植物中芦竹最适合应用到CW-BES中，其次是美人蕉，风车草，而菖蒲不太适合。在电压较小（