矿产资源开发产生的大量尾矿和低品位矿物在露天堆积，经微生物氧化作用形成酸性矿山废水（acid mine drainage, AMD）（pH1.0-4.0）。这种富含重金属和硫酸盐的AMD已成为全球生态环境治理的重要挑战。

  微生物燃料电池（Microbial fuel cells，MFCs）利用阳极表面的电活性生物膜（electroactive biofilms, EABs），通过微生物代谢作用将废水中的有机物转化为电能，实现“治污产电”双重效益, 具备高效、环保、节能等优势。其中，包裹在阳极表面的EABs生物膜作为“天然催化剂”，在电子传递过程中发挥关键作用。然而，以中性环境的接种物富集的EABs易受强酸性和高浓度重金属离子的影响，导致产电性能太差而无法实际应用于AMD的处理。抗逆型EABs是否能从极端环境中富集，及其处理AMD的重金属去除效率和机制尚不清楚。

  本研究首次从AMD沉积物中富集了具有高生物电化学性能的酸-铜双抗性EABs。结果表明，酸度的增加抑制了阳极EABs的电化学性能。含在pH7.0、5.5、4.5、3.5和3.0富集的EABs的MFC最大输出电压分别为505±20 mV、495±10 mV、353±21 mV、305±4 mV和206±13 mV，在50 mg L⁻¹ Cu²⁺的作用下，输出电压仅受到轻微抑制，在铜胁迫消失后立即恢复。在pH3.0和50 mg L⁻¹ Cu²⁺的存在下，MFC获得了高功率密度（97.25 mW m⁻²）和高Cu²⁺去除率（92.47%）。本论文报道的酸-Cu²⁺复合抗逆型阳极电活性生物膜的相关抗性水平显著高于以往的研究报道。机理分析证实，MFC反应器中模拟AMD的Cu²⁺被阳极EABs的C-O-C和C-O官能团吸附去除，并以Cu和Cu₂O的形式共析出。在不同酸度下富集的阳极EABs的微生物群落结构存在显著差异。在pH3.0富集的阳极EABs中，Alicyclobacillus和Thiomonas显著富集。本研究为富集抗逆型阳极电活性生物膜提供了新的见解，为未来开发应用于AMD修复的微生物电化学技术提供了新的思路。

  相关的研究以“Effective treatment of Cu²⁺-containing acid mine drainage with acidic-cupric resistant electroactive biofilms”为题发表在环境科学与生态学类国际知名期刊 《Journal of Environmental Management》（中科院二区TOP， 最新影响因子8.0）。2021级硕士研究生宋静和2023级硕士研究生农欣为论文共同第一作者；中南大学王玉光副教授以及广西师范大学刘霖老师参与了本论文相关研究；广西漓江流域景观资源保育与可持续利用重点实验室艾郴兵副教授为唯一通讯作者。本研究同时得到了到国家自然科学基金（52264021）、广西科技项目（AD21220074）、广西中青年教师基本能力提升项目（2024KY0070）以及广西研究生教育创新项目（YCSW2024182）的资助。

  全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.125875

图1 不同酸度条件下富集的EABs的产电性能和COD去除率

图2 EABs对Cu²⁺的去除能力以及EABs表面Cu 2p和S 2p的XPS表征

图3 阳极EABs表面O 1s的XPS表征、XRD表征和FTIR分析

（图文/艾郴兵 审/马姜明 莫燕华）