厭氧污水處理體系納米TiO2生態(tài)風險研究

近些年來, 隨著納米材料的產量及應用范圍的日益擴大, 納米顆粒進入環(huán)境后對人類健康及生態(tài)系統(tǒng)具有的潛在風險也備受關注.這其中, 納米TiO2作為產量zui大的納米材料之一, 因其*的物化特性, 在化妝品制造、半導體工業(yè)及水處理行業(yè)中都有廣泛地應用.因而也有越來越多的學者著手研究納米TiO2的生物危害. Simonin等發(fā)現納米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E. coli的毒性作用時發(fā)現納米TiO2對E. coli的毒性更強, 并認為這主要是由于納米TiO2能顯著抑制細胞膜上與清除超氧自由基(ROS)相關的抗氧化蛋白酶的正調控. Liu等則發(fā)現納米TiO2能破壞小球藻的光合膜結構, 進而導致藻細胞凋亡. Gu等在評估人臍靜脈內皮細胞在對納米TiO2暴露的響應時發(fā)現納米TiO2并不會導致內質網應激現象, 即納米TiO2產生的ROS對人體細胞的氧化還原平衡尚不能造成顯著危害.上述結論盡管對納米TiO2對生物體是否具有抑制作用尚不能達成一致, 但足以說明不同生物體對納米TiO2的暴露具有不同的響應.

　　作為納米顆粒進入天然環(huán)境的zui后“屏障”, 已有納米TiO2在污水處理系統(tǒng)中檢出的報道, 這些納米顆粒95%以上都會被活性污泥吸附并截留, 這將導致活性污泥中的Ti含量可能要比進入高幾個數量級.因此, 研究納米TiO2對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納米TiO2暴露的響應尤為迫切.特別是在納米TiO2持續(xù)暴露下產甲烷菌群與其它功能菌群關系的變化, 將有助于深入認識納米顆粒對厭氧處理系統(tǒng)的影響, 并對納米顆粒污染物的排放控制具有重要意義.然而, 目前現有研究多關注于短期暴露下納米TiO2對厭氧微生物的影響, 缺乏開展*暴露的響應研究.

　　因此, 本研究通過比較納米TiO2急性及*持續(xù)暴露下對厭氧顆粒污泥體系影響的異同, 具體分析了納米TiO2對厭氧反應器運行穩(wěn)定性的累積效應及其在反應器內的歸趨, 結合厭氧顆粒污泥微生物種群結構的變化, 以揭示納米TiO2對厭氧顆粒污泥微生物的抑制機制, 以期為應對厭氧污水處理體系中納米TiO2的生態(tài)風險提供理論支持和參考依據.