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电活性微生物是自然界存在的一类功能性微生物，能够与电极之间发生直接或间接的电子传递过程，人们对其在环境中的广泛性及其在生物能源和生物修复中的应用正在开展广泛的研究。本研究着眼于电化学微生物从电极上得到电子进行生物修复的能力，考察电活性微生物利用电极生长进行氮硫转化的影响因素，提出了电活性微生物与电极之间的电子传递机制，拓展了微生物燃料电池生物阴极在生物修复中的应用。
本研究首先筛选用于利用电极生长异化硝酸盐还原的电化学活性微生物。结合生理生化指标测定、电化学分析和生物膜观察，首次确认PseudomonasalcaliphilaMBR菌可以直接利用电极上供给的电子同时进行异化硝酸盐还原的两种途径:反硝化和异化还原产铵。随后，我们系统的考察了影响MBR菌选择异化还原途径的影响因素。结果表明，在以电极为唯一电子供体，以硝酸盐/亚硝酸盐为唯一电子受体的情况下，电子供体和电子受体的比例是影响MBR菌选择何种异化途径的决定性因素。增大电子供应（包括加入活性炭和增大极化电压）的方式都有利于MBR菌选择异化还原产铵途径以转移更多的电子;反之，增大电子受体（包括硝酸盐和亚硝酸盐）的方式则促使MBR菌选择反硝化途径以实现氮源的去除。硝酸盐/亚硝酸盐异化还原产物铵盐的添加可以改变MBR菌异化硝酸盐还原途径，抑制MBR菌异化亚硝酸盐还原进行。最后，MBR菌异化硝酸盐/亚硝酸盐还原产铵倾向于在碱性条件下有较高的还原速率，而MBR菌进行反硝化倾向于在溶液质子供应充足条件下进行。
在恒定电压在-400mV(vs.Ag/AgCl)的碳毡电极为唯一电子供体，以硫酸盐为唯一电子受体的情况下，我们进行了生物阴极用于硫酸盐还原的研究。结合生理生化指标、电化学、分子鉴定和形态观察，我们首次提出基于电活性生物膜可以直接依赖表面蛋白从电极上获得电子用于硫酸盐还原而无需氢气或者电子介体介导的直接电子传递机制。Geobacter属和Desulfobulbuspropionicus应该在接受极化电极电子并用来进行硫酸盐还原的过程中起着重要的介导作用。
本研究利用电极提供电子的研究方式将对阐述厌氧、低有机碳源环境中的污染物去除和转化规律有着重要的意义，拓展了人们对不同环境下污染物转化的认知。更进一步说，本篇阐释了微生物与电极之间的关系，可以用于通过电流的变化来检测微生物活性变化及去除污染物的效率变化研究，进而拓展到其他类型的微生物电化学处理污染物的检测和跟踪。