厭氧污水處理體系納米TiO2生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究

近些年來, 隨著納米材料的產(chǎn)量及應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大, 納米顆粒進(jìn)入環(huán)境后對(duì)人類健康及生態(tài)系統(tǒng)具有的潛在風(fēng)險(xiǎn)也備受關(guān)注.這其中, 納米TiO2作為產(chǎn)量zui大的納米材料之一, 因其*的物化特性, 在化妝品制造、半導(dǎo)體工業(yè)及水處理行業(yè)中都有廣泛地應(yīng)用.因而也有越來越多的學(xué)者著手研究納米TiO2的生物危害. Simonin等發(fā)現(xiàn)納米TiO2能顯著影響硝化菌及反硝化古菌的活性及豐度, 而亞硝酸鹽氧化菌的活性則基本不受納米TiO2投加量的影響. Leung等在比較納米TiO2和納米ZnO對(duì)E. coli的毒性作用時(shí)發(fā)現(xiàn)納米TiO2對(duì)E. coli的毒性更強(qiáng), 并認(rèn)為這主要是由于納米TiO2能顯著抑制細(xì)胞膜上與清除超氧自由基(ROS)相關(guān)的抗氧化蛋白酶的正調(diào)控. Liu等則發(fā)現(xiàn)納米TiO2能破壞小球藻的光合膜結(jié)構(gòu), 進(jìn)而導(dǎo)致藻細(xì)胞凋亡. Gu等在評(píng)估人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞在對(duì)納米TiO2暴露的響應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)納米TiO2并不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激現(xiàn)象, 即納米TiO2產(chǎn)生的ROS對(duì)人體細(xì)胞的氧化還原平衡尚不能造成顯著危害.上述結(jié)論盡管對(duì)納米TiO2對(duì)生物體是否具有抑制作用尚不能達(dá)成一致, 但足以說明不同生物體對(duì)納米TiO2的暴露具有不同的響應(yīng).

　　作為納米顆粒進(jìn)入天然環(huán)境的zui后“屏障”, 已有納米TiO2在污水處理系統(tǒng)中檢出的報(bào)道, 這些納米顆粒95%以上都會(huì)被活性污泥吸附并截留, 這將導(dǎo)致活性污泥中的Ti含量可能要比進(jìn)入高幾個(gè)數(shù)量級(jí).因此, 研究納米TiO2對(duì)各活性污泥處理工藝中的微生物的影響是十分必要的.鑒于納米TiO2在日化行業(yè)的大量使用, 研究適于處理日化工業(yè)廢水的厭氧顆粒污泥處理工藝對(duì)納米TiO2暴露的響應(yīng)尤為迫切.特別是在納米TiO2持續(xù)暴露下產(chǎn)甲烷菌群與其它功能菌群關(guān)系的變化, 將有助于深入認(rèn)識(shí)納米顆粒對(duì)厭氧處理系統(tǒng)的影響, 并對(duì)納米顆粒污染物的排放控制具有重要意義.然而, 目前現(xiàn)有研究多關(guān)注于短期暴露下納米TiO2對(duì)厭氧微生物的影響, 缺乏開展*暴露的響應(yīng)研究.

　　因此, 本研究通過比較納米TiO2急性及*持續(xù)暴露下對(duì)厭氧顆粒污泥體系影響的異同, 具體分析了納米TiO2對(duì)厭氧反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定性的累積效應(yīng)及其在反應(yīng)器內(nèi)的歸趨, 結(jié)合厭氧顆粒污泥微生物種群結(jié)構(gòu)的變化, 以揭示納米TiO2對(duì)厭氧顆粒污泥微生物的抑制機(jī)制, 以期為應(yīng)對(duì)厭氧污水處理體系中納米TiO2的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提供理論支持和參考依據(jù).