【摘 要】
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微塑料已成为环境污染研究的新热点。市政污泥中富含微塑料,微塑料对污泥处理工艺的影响和对污泥处置的环境风险已经引起研究者广泛关注。厌氧发酵耦合微生物电解池(MEC)是污泥资源化的一种有效技术,研究微塑料对MEC的影响,探究其作用机理,对污泥MEC的优化与完善具有重要意义。通过不同PVC微塑料添加量的碱性预处理污泥厌氧发酵产酸小瓶批式实验,探究挥发性脂肪酸(VFAs)的变化规律,并通过对胞外聚合物(E
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微塑料已成为环境污染研究的新热点。市政污泥中富含微塑料,微塑料对污泥处理工艺的影响和对污泥处置的环境风险已经引起研究者广泛关注。厌氧发酵耦合微生物电解池(MEC)是污泥资源化的一种有效技术,研究微塑料对MEC的影响,探究其作用机理,对污泥MEC的优化与完善具有重要意义。通过不同PVC微塑料添加量的碱性预处理污泥厌氧发酵产酸小瓶批式实验,探究挥发性脂肪酸(VFAs)的变化规律,并通过对胞外聚合物(EPS)、FTHFS基因及污泥微生物群落变化分析,揭示PVC微塑料对污泥厌氧发酵产酸过程的影响机理。实验结果表明,PVC微塑料添加量不同,对污泥厌氧发酵产酸影响不同。随着PVC微塑料添加量的增加,挥发酸(TVFA)总量逐步增大,当微塑料添加量达到15 mg时,继续提高微塑料添加量,促进作用反而减弱;PVC微塑料浸出物中含有BPA,其毒性会影响胞外聚合物(EPS)中的蛋白质结构;微塑料对微生物的携带作用提高了产乙酸菌丰度,也可提高与产乙酸菌相关的微生物Proteobacteria的相对丰度,但对Firmicutes相对丰度有轻微削弱的趋势。构建以添加PVC微塑料的乙酸钠和污泥模拟发酵液为底物的两种小型MEC反应器,探究PVC微塑料对两种MEC体系产氢的影响,并通过FTIR、SEM和分子微生物手段,揭示PVC微塑料对MEC产氢的影响机理。实验结果表明,PVC微塑料对两种不同底物的MEC体系产氢均有影响。添加480 mg PVC微塑料可提高产氢效能,而20 mg PVC微塑料的添加反而对产氢效能有抑制作用,其中以乙酸钠为底物的MEC体系产氢效能和能量效益最高;而以污泥模拟发酵液为底物的MEC体系发酵菌较为活跃,微塑料上携带的大量发酵微生物与产电菌抢夺质子,导致出现耗氢现象,因而产氢效能低于以乙酸钠为底物的MEC体系。生物膜EPS显示微生物对PVC微塑料具有应激作用;FTIR光谱及扫描电镜表明,PVC微塑料在MEC产氢过程中发生裂解,且表面形态发生了变化。
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