抗生素和多环芳烃（PAHs）有毒有害难降解有机物在水产养殖底泥中的出现和积累威胁着水产养殖安全,原位去除水产养殖底泥中此类污染物的技术的研究对养殖环境改善及食品安全具有重要意义。本研究在构建沉积物微生物燃料电池（SMFC）的基础上,研究SMFC生物电化学系统的产电特性和对底泥中多环芳烃和抗生素的去除特性,并进一步研究了利用无定型铁（Fe（III））和腐殖酸（HAs）作为外源电子中介体对促进污染物净化的效能,分析了电子中介体的作用机制。具体的研究内容和结果如下:本研究在多环芳烃污染以及多环芳烃与抗生素复合污染的底泥中构建SMFC,各SMFC试验装置均实现从电极挂膜期到装置启动完成和电能的持续输出,其中Fe（III）和HAs作为外源电子中介体的闭路SMFC获得比空白对照组闭路更高的电压峰值、持续时间更长的产电周期和更高的产电效率,且不同浓度的电子中介体使SMFC在多环芳烃与抗生素复合污染的条件下表现出不同的电化学特性。结果表明,适量Fe（III）能明显降低SMFC的内阻,但过多Fe（III）导致SMFC内阻反而有所增加,降低了产电性能;循环伏安曲线表明,伴随Fe（III）含量的升高,SMFC阳极区的氧化反应速率得以加快,电流响应也更明显。对于添加HAs的SMFC,不同浓度的各试验组的功率密度和极化曲线差异不大,但HAs浓度为0.5g/L的SMFC试验组的CV曲线面积最大。交流阻抗图谱显示添加Fe（III）和HAs作为电子中介体可显著降低SMFC的欧姆内阻、活化内阻和扩散内阻。这表明适量的Fe（III）和HAs可通过促进产电菌与电子受体之间的胞外电子转移,从而提升SMFC的产电性能。研究了SMFC对沉积物中难降解污染物多环芳烃和抗生素的去除效果。结果表明,在多环芳烃单一污染底泥SMFC中,萘、菲、芘在SMFC闭路组中的去除率分别为73.35%、40.72%、26.53%,高于SMFC开路组（分别为67.02%、24.62%、20.35%）（P<0.05）,且SMFC对三环结构的菲去除提升效果显著。添加Fe（III）和HAs作为电子中介体的SMFC进一步促进了萘、菲、芘的去除,去除率分别达到82.79%、54.48%、40.69%和82.94%、55.57%、41.40%,分别比SMFC开路组提升了0.235、1.21、1.00倍和0.238、1.26、1.03倍,且对于更难降解的菲和芘去除率的提升更为显著,表明SMFC所形成的生物电化学还原去除机制对更难降解的菲和芘的去除效能提升作用更强;在多环芳烃与抗生素复合污染下的SMFC中,磺胺甲恶唑（SMX）的存在对萘、菲、芘的去除均有抑制作用,比多环芳烃单一污染条件下去除率分别降低了8.93%、2.98%、4.52%（P<0.01）。而以Fe（III）和HAs作为电子中介体的SMFC闭路组对萘、菲、芘的去除有所提升,去除率分别为76.98%、58.42%、51.35%和78.32%、54.84%、53.00%,降解速率也均可达0.60mg/kg·d以上。磺胺甲恶唑在SMFC中可快速降解,尤其是在以Fe（III）和HAs作为电子中介体的SMFC闭路组中分别达到99.17%和99.38%的去除率。研究同时发现萘、菲、芘和磺胺甲恶唑在SMFC体系中的降解均呈现出快速和慢速降解两个阶段的双相曲线,菲和芘的快速去除阶段更能显示出SMFC对难降解芳烃的去除能力,且Fe（III）和HAs对SMFC同步去除底泥中多环芳烃与抗生素有明显的促进作用。电子中介体的电子介导传递机制分析结果表明,试验结束后SMFC中的Fe（III）浓度的降低和Fe（II）浓度的少许升高表明Fe（III）与Fe（II）的转换可有效介导沉积物中电子传递过程;HAs各组分结构与转化速率变化显著,其富里酸（FA）组分含量降低,胡敏酸（HA）组分含量增加,土壤腐殖酸的腐殖化程度显著增加,FA向HA的转化促进了HAs的电子传递能力。在SMFC中,Fe（III）和HAs均可作为有效提升电子供体和受体间电子传递效率的中介体,从而大幅度提高了胞外电子与污染物接触的几率,极大地促进了难降解有机物的降解。课题基于高通量测序技术对比了生物电化学系统中的微生物群落结构,并以Fe（III）和HAs作为电子中介体的SMFC闭路组分析了群落结构与产电性能和污染物去除之间的相关性。分析可知,沉积物样本中,闭路中的变形菌门和拟杆菌门的相对丰度均高于开路,而大部分电化学活性微生物属于变形菌门和拟杆菌门,Fe（III）和HAs外源电子中介体的添加进一步提高了产电菌的相对丰度和代谢活性,有利于提升SMFC闭路的产电和对PAHs和SMX的去除;阳极碳毡对特定产电菌有筛选和富集作用,在闭路阳极样本中脱硫杆菌门和地杆菌属占优势地位,其相对丰度（分别为46.47%和40.34%）远高于开路（分别为19.10%和1.93%）（P<0.01）。这些优势物种曾被报道具有较高的电化学活性和降解多环芳烃与抗生素的能力。Fe（III）和HAs也影响了阳极碳毡上的优势菌种分布比例和微生物的代谢途径,这表明微生物受外源电子中介体和电流共同作用,在各处理组中表现出不同的生物功能,最终表现为SMFC闭路组尤其是Fe（III）和HAs强化的SMFC的高电化学性能和污染物降解能力。