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近些年来, 随着纳米材料的产量及应用范围的日益扩大, 纳米颗粒进入环境后对人类健康及生态系统具有的潜在风险也备受关注.这其中, 纳米TiO2作为产量zui大的纳米材料之一, 因其*的物化特性, 在化妆品制造、半导体工业及水处理行业中都有广泛地应用.因而也有越来越多的学者着手研究纳米TiO2的生物危害. Simonin等发现纳米TiO2能显著影响硝化菌及反硝化古菌的活性及丰度, 而亚硝酸盐氧化菌的活性则基本不受纳米TiO2投加量的影响. Leung等在比较纳米TiO2和纳米ZnO对E. coli的毒性作用时发现纳米TiO2对E. coli的毒性更强, 并认为这主要是由于纳米TiO2能显著抑制细胞膜上与清除超氧自由基(ROS)相关的抗氧化蛋白酶的正调控. Liu等则发现纳米TiO2能破坏小球藻的光合膜结构, 进而导致藻细胞凋亡. Gu等在评估人脐静脉内皮细胞在对纳米TiO2暴露的响应时发现纳米TiO2并不会导致内质网应激现象, 即纳米TiO2产生的ROS对人体细胞的氧化还原平衡尚不能造成显著危害.上述结论尽管对纳米TiO2对生物体是否具有抑制作用尚不能达成一致, 但足以说明不同生物体对纳米TiO2的暴露具有不同的响应.
作为纳米颗粒进入天然环境的zui后“屏障”, 已有纳米TiO2在污水处理系统中检出的报道, 这些纳米颗粒95%以上都会被活性污泥吸附并截留, 这将导致活性污泥中的Ti含量可能要比进入高几个数量级.因此, 研究纳米TiO2对各活性污泥处理工艺中的微生物的影响是十分必要的.鉴于纳米TiO2在日化行业的大量使用, 研究适于处理日化工业废水的厌氧颗粒污泥处理工艺对纳米TiO2暴露的响应尤为迫切.特别是在纳米TiO2持续暴露下产甲烷菌群与其它功能菌群关系的变化, 将有助于深入认识纳米颗粒对厌氧处理系统的影响, 并对纳米颗粒污染物的排放控制具有重要意义.然而, 目前现有研究多关注于短期暴露下纳米TiO2对厌氧微生物的影响, 缺乏开展*暴露的响应研究.
因此, 本研究通过比较纳米TiO2急性及*持续暴露下对厌氧颗粒污泥体系影响的异同, 具体分析了纳米TiO2对厌氧反应器运行稳定性的累积效应及其在反应器内的归趋, 结合厌氧颗粒污泥微生物种群结构的变化, 以揭示纳米TiO2对厌氧颗粒污泥微生物的抑制机制, 以期为应对厌氧污水处理体系中纳米TiO2的生态风险提供理论支持和参考依据.
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