【摘 要】
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最近,大量的合成纳米材料被广泛用于制药,电子,化妆品,诊断成像,光热疗法,核酸传递,催化和材料科学,环境修复以及清洁能源生产医疗设备,纺织等行业中。大量的合成纳米材料释放到市政污水处理厂中造成了污染。广泛用于市政废水处理的序批式反应器（SBR）传统上并不是以去除纳米颗粒而设计的。目前,ZrO2-NPs对SBR系统性能的影响仍然未知。在这项研究中,使用实验室规模的SBR系统研究ZrO2-NPs在不同
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最近,大量的合成纳米材料被广泛用于制药,电子,化妆品,诊断成像,光热疗法,核酸传递,催化和材料科学,环境修复以及清洁能源生产医疗设备,纺织等行业中。大量的合成纳米材料释放到市政污水处理厂中造成了污染。广泛用于市政废水处理的序批式反应器（SBR）传统上并不是以去除纳米颗粒而设计的。目前,ZrO2-NPs对SBR系统性能的影响仍然未知。在这项研究中,使用实验室规模的SBR系统研究ZrO2-NPs在不同粒径条件下（例如:200nm,100nm,50nm和15nm）对活性污泥性能及其特性和细菌群落动态的影响。实验室规模的浸没式SBR系统连续在纳米材料的胁迫下连续运行72天。在运行72天后发现,浓度为0.1g/L的ZrO2-NP（200nm,100nm,50nm和15nm）会对氮,磷和COD（化学需氧量）的去除产生不利影响。SBR-C对照组实验表示不添加NP的反应器中NH4+-N为（88.9±1.7%）,但SBR-T中,NH4+-N的去除率显着降低（p＜0.05）84.4±3.1%（100 nm）,83.1±3.8%（50 nm）和67.4±5.3%（15 nm）。同样,PO4~3-和COD一起在SBR-C中去除率分别达到68.4±3.9%和92.05±1.08%（p＞0.05）,但SBR-T的去除效率分别为（59.8±4.6%,57.3±5.1%和54.8±5.7）%)和COD（88.4±2.8%,86.3±4.1%,81.9±4.3%）,粒径对应于100,50,15nm。200 nm的ZrO2-NP不会抑制NH4+-N,PO4~3-和COD的去除。根据硝化抑制试验,15 nm NPs诱导更高的抑制33.61±2.13%。暴露于50和15nm时,需氧增加的松散结合多糖（LB-PS）为55.82 mg/g VSS（5.6%）和紧密结合（TB-PS）为72.8mg/g VSS（27.5%）,两者结合成一个整体EPS（细胞外物质）。持续暴露于ZrO2-NPs下也改变了活性污泥的表面形态,导致污泥脱颗粒。通过SEM（扫描电子显微镜）证实,15 nm ZrO2-NPs导致最大污泥表面变质。能量色散X射线（EDX）显示,平均无机元素重量分布增加,其中Na（2.75%）,Cu（1.23%）,P（12.64%）,Mg（9.41%）,K（2.79%）,Ca12.34%),Fe（15.66%）和Pt（11.8%）,但Cl降至（0.36%）。通过变性梯度凝胶电泳（DGGE）进行的分析表明,较小的NP（50和15 nm）会显着抑制典型的氨氧化细菌（Nitrosococcus sp,Shewanella denitrificans）的生长,该细菌主要是将氨氧化为硝酸盐。结果表明,活性污泥细菌群落的异质性和分布在NPs大小梯度之间显着变化。在200nm,100nm,50nm和15nm的ZrO2-NPs上,以A＞B＞C＞D（香农指数:2.99,1.51,1.48,1.18）的顺序观察到更大的群落多样性。变形杆菌（73.46%,60.91%58.48%和90.36%）,拟杆菌（19.8%,22.3%,68.16%和5.01%）以及Firmicutess在菌门水平的相对丰度更高。其他门只分别显示变化＜2.9%（A＞B＞C＞D顺序）。然而,荧光原位杂交（FISH）分析显示,在100、50和15nm的TSS ZrO2-NPs中,100mg/g的聚磷酸盐积累生物（PAOs）下降了52.6%,47.8%和39.5%。本研究表明,减小纳米尺寸和减少异质性可以增强对活性污泥系统的抗菌作用,并可能在存在ZrO2-NP的情况下引发水安全风险。
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