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近些年來, 隨著納米材料的產量及應用范圍的日益擴大, 納米顆粒進入環境后對人類健康及生態系統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、半導體工業及水處理行業中都有廣泛地應用.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境的zui后“屏障”, 已有納米TiO2在污水處理系統中檢出的報道, 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在日化行業的大量使用, 研究適于處理日化工業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的生態風險提供理論支持和參考依據.
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