人工湿地（CWs）由于其稳定的运行和高营养物去除效率而被广泛用于废水处理和生态恢复（Wang等人，2025c）。然而，长期运行常常导致基质堵塞，严重影响湿地性能。有机堵塞主要由胞外聚合物物质（EPS）和生物膜残留物组成，是CWs堵塞的主要原因（Wang等人，2023a）。尽管如此，这些堵塞物质本质上是具有可利用生物能源潜力的有机生物质，因此可以被视为能源回收的资源。
目前的缓解策略，如基质更换、清洗、床层休眠、化学和生物处理（例如，添加鼠李糖脂和Fe–C微电解），成本高昂、耗时较长，且常常破坏微生物栖息地，限制了它们在原位和可持续堵塞控制中的适用性（Cao等人，2021；Wang等人，2025c；Wei等人，2020）。一旦发生堵塞，干预措施不仅会中断处理过程，还会大幅降低系统效率。
由于CWs的固定床配置和较大的空间规模，堵塞只能通过原位方法缓解（Zheng等人，2024b），这使得减少堵塞物质及其能源回收受到很大限制。总体而言，这些限制强调了需要针对有机堵塞并促进能源回收的针对性原位策略。
人工湿地-微生物燃料电池（CW-MFC）利用其固有的厌氧-好氧区域同时净化废水和产生生物电（Yadav等人，2012），而MFC还可以通过电场和电活性细菌（EAB）的关键作用缓解湿地堵塞（Li等人，2022b）。Liu等人（Liu等人，2023）报告称，生物电化学系统（BES）产生的微电场对污染控制贡献了高达95.34%，其他研究人员（Huang等人，2023；Li等人，2023；Wang等人，2023a）证明CW-MFC或耦合系统可以降解EPS、去除污染物并缓解湿地堵塞。我们之前的工作回顾了BES系统中的缓解机制，包括堵塞物质的存在形式变化、空间迁移、内源性降解和生物电转换。总体而言，这些过程比传统CWs提供了更高效和可持续的堵塞控制（Zhou等人，2025）。
在CW-MFC的协同机制中，电能转换是最有效的途径，实现了堵塞物质的原位减少和资源回收（Song等人，2021）。CW-MFC丰富了EAB，多样化了电子和能量流动途径，增强了底物的生物可利用性，并抑制了甲烷排放（Zhang等人，2017）。内源性有机物（如EPS）经历迁移-分散-降解过程，作为生物电的电子供体，通常与EAB的代谢协同作用（Fu等人，2024）。电场进一步驱动蛋白质中的电子转移，增强了EPS和蛋白质的降解，而EAB通过细胞色素和细菌纳米线传递电子（Huang等人，2023；Yang等人，2020），这种降解和生物电转换过程可能是多种微生物群体协同代谢的结果，不同种类微生物共同分解有机堵塞物质并促进电子流动。
现有研究主要集中在有机堵塞物质的减少上，而没有将其视为资源，且转化过程仍不甚明了。因此，我们的研究在两个方面有所贡献：（1）将内源性有机堵塞物质视为有价值的能源回收资源；（2）系统地研究了它们在CW-MFC系统中的代谢生命周期和电子传递，揭示了有机降解与能量流动之间的代谢耦合机制，旨在实现原位缓解和以资源为导向的生物电转换，为先进的湿地技术提供低碳、可持续的策略和理论基础，为全球碳减排做出贡献。
