河流生態(tài)系統(tǒng)是地表最重要的淡水之一，但河水經(jīng)常受到氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的沖擊，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象頻發(fā)。由于河水體量較大，迫切需要一種高效、經(jīng)濟(jì)的水處理技術(shù)以實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化河水的同步脫氮除磷。缺乏有效的電子供體和受體是影響河流生態(tài)系統(tǒng)中生物凈化過程的一個(gè)重要限制因素，電解陰極和陽極可分別為微生物提供電子供體和受體，微生物電化學(xué)強(qiáng)化手段能耗低、易于操作管理，具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所孫蔚旻研究員團(tuán)隊(duì)和廣東省科學(xué)院化工研究所合作，創(chuàng)新性地提出了一種利用原位電化學(xué)強(qiáng)化處理富營(yíng)養(yǎng)化河水的新方法。 

　　該研究在受污染河段原位實(shí)施了一種太陽能驅(qū)動(dòng)的電化學(xué)水處理技術(shù)，用以強(qiáng)化富營(yíng)養(yǎng)化河水中氮、磷污染物的去除。該原位電解設(shè)備陽極和陰極為鐵板組合電極，電極電勢(shì)為10 ± 0.5 V，單個(gè)電解設(shè)備能耗約1.2 ± 0.1 kWh/day，電解能耗完全由太陽能電板供給，并由控制器調(diào)控。研究對(duì)電解實(shí)施前后不同河段位置的水質(zhì)和微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)該電解技術(shù)實(shí)施后，受污染河段的總氮和總磷平均去除效率分別達(dá)到了72.4 ± 11.7 和 13.8 ± 5.3 mg m-2 d-1，較未處理階段分別提升了3.7倍和4.7倍。其中，80%以上的總氮去除體現(xiàn)為硝態(tài)氮的削減，氫自養(yǎng)反硝化細(xì)菌（Hydrogenophaga sp.）在河流沉積物-水界面和懸浮沉積物中皆得到了富集，表明電解陰極作為電子供體可能同時(shí)促進(jìn)了沉積物和懸浮沉積物介質(zhì)上微生物驅(qū)動(dòng)的氫自養(yǎng)反硝化過程；此外，電解處理顯著增加了河水中顆粒態(tài)磷的比例，溶解態(tài)磷的比例和含量大幅降低，陽極釋放的鐵離子同時(shí)強(qiáng)化了磷與懸浮沉積物的共沉淀作用。 

　　該研究成果表明太陽能驅(qū)動(dòng)的原位電解是一種經(jīng)濟(jì)有效的脫氮除磷技術(shù)，為富營(yíng)養(yǎng)化河水的處理提供了新的技術(shù)手段。該研究受到廣東省科學(xué)院先導(dǎo)項(xiàng)目資助，相關(guān)研究成果發(fā)表在環(huán)境科學(xué)一區(qū)期刊《Science of the Total Environment》（IF=6.551）上。 

　　文章信息：Huaqing Liu, Tianle Kong, Lang Qiu, Rui Xu, Fangbai Li, Max Kolton, Hanzhi Lin, Lei Zhang, Lan Lin, Jiazhi Chen, Xiaoxu Sun, Pin Gao, Weimin Sun. Solar-driven, self-sustainable electrolysis for treating eutrophic river water: Intensified nutrient removal and reshaped microbial communities, 2021, 764: 144293. 

　　全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969720378244 

（省科學(xué)院土壤環(huán)境所土壤生態(tài)修復(fù)研究團(tuán)隊(duì)  劉華清/供稿）