随着人类经济社会的快速发展,大量未经处理的各类废水直接排入到自然水体当中,造成了严重的水体富营养化现象,加上工业革命以来,全球平均气温较工业革命之前上升了1℃左右。两者共同作用下,水体中蓝藻种群大量繁殖,导致了全球范围内蓝藻水华现象频繁爆发。部分蓝藻会产生一系列的蓝藻毒素,这些蓝藻毒素会对水生植物、无脊椎动物和鱼类产生有害影响,严重威胁人类、动物以及其他真核生物的健康。其中,微囊藻毒素（Microcystins,MCs）以其较高的生物毒性和危害的普遍性,被认为是危害最大的一类蓝藻毒素。我国东北地区的农业面源污染现象严重,且该地区年平均气温较低。针对该地区的微囊藻毒素污染现状的数据相对缺失,用于微囊藻毒素污染控制的生态净化技术也严重不足的现状。本研究通过野外调查和温室模拟试验,针对吉林中西部微囊藻毒素污染现状进行野外调查,同时本研究以MC-LR这一微囊藻毒素的典型变体为研究对象配置的合成废水,开展了人工湿地对氮（N）、磷（P）营养盐和MC-LR的去除效果的模拟实验。探究其处理过程中的关键过程和去除机理,筛选出了合适的基质材料,探究并验证了微生物燃料电池和生物炭投加强化人工湿地处理效果的可能性。本研究主要得到以下结论:（1）本研究中针对吉林中西部部分地表水体的野外调查发现,该地区的主要污染物为总氮（TN）和总磷（TP）,属于劣V类水体的位点占所有调查位点比例的63%。在调查的所有地表水水体中,均有微囊藻毒素的检出,检出率高达97%。在YS水库的一采样位点当中,微囊藻毒素浓度高达2.411μg/L。在烧杯模拟实验中,东北典型的低温冻融过程会抑制微囊藻毒素的自然降解,一旦自然水体融化,微囊藻毒素的风险依然存在。（2）除了铁碳基质填充的人工湿地,植物的存在不同程度上促进了其他人工湿地对于营养盐和MC-LR的去除效率。在本研究供筛选的四种不同基质的人工湿地中表现出不同的净化效能。所有类型的人工湿地均表现出良好的脱氮效果,去除率均超过90%。以陶粒和铁碳为基质的人工湿地在TP和MC-LR的去除上表现出较好的去除性能。但是在高浓度MC-LR进水负荷下（15.00μg/L）,除陶粒为基质的人工湿地外,其余人工湿地的出水MC-LR浓度高于世界卫生组织（WHO）和我国规定饮用水限值（1μg/L）。根据微生物群落分析,植物的存在提高了微生物群落的丰富度和多样性,提高了多种功能微生物的相对丰度。以陶粒为基质的人工湿地中的微生物丰富度和多样性最高,而以铁碳为基质的人工湿地中的微生物群落构成较为简单。（3）微生物燃料电池（MFC）是近些年来发展起来的新兴污水处理技术,以其对难降解有机物的良好处理效率并可以将有机质能转化为电能的特性受到了广泛关注。利用微生物燃料电池耦合人工湿地（MFC-CWs）可以强化人工湿地对于营养盐和MC-LR的去除效果。闭路运行的MFC-CWs在氮、磷营养盐和MC-LR的去除性能要优于开路运行的装置。海绵铁在阳极的加入可以显著提高MFC-CWs的产电性能,降低系统内阻。但是海绵铁的加入使得阳极吸附性下降,导致其TP和MC-LR的去除性能下降。此外基于微生物群落分析,三个处理组的阳极微生物群落存在明显差异。常规MFC-CWs中的微囊藻毒素降解菌的相对丰度要高于其他处理组,而海绵铁的加入促进了电活性细菌（EAB）在MFC-CWs系统内部的生长和繁殖。（4）生物炭表面巨大的比表面积和表面大量的官能团,使得人工湿地对各类污染物的吸附性能上升,在人工湿地中投加生物炭不仅提升了营养盐和MC-LR的去除效果,还减少了人工湿地内胞外聚合物（EPS）的产生。与未投加生物炭的对照组相比,投加生物炭的人工湿地的NO3--N、TP和MC-LR的去除性能显著（p<0.05）提高。且各污染物的去除效率随着生物炭投加比例的不断增大而提高。此外投加生物炭的人工湿地中EPS的含量也显著（p<0.05）降低。微生物群落分析结果表明,在添加生物炭的人工湿地中,与氮、磷营养盐去除和微囊藻毒素降解相关的功能微生物的相对丰度均有所增加,进而提高了人工湿地中的污染物的去除性能。说明人工湿地中投加生物炭能实现营养盐和MC-LR的高效去除,并且降低系统堵塞的风险,延长系统使用寿命。综合各污染物去除效率和经济成本,生物炭投加比例为20%的人工湿地可作为本研究中控制水体富营养化和微囊藻毒素污染的最佳生物炭投加比。