中国环境科学

作者：王宇超, 杨垒, 崔珅, 郭淋凯, 路颢琪, 李玉彩, 孟红艳, 任勇翔

单位：1. 西安建筑科技大学, 陕西省环境工程重点实验室, 西安 710055;2. 西安建筑科技大学, 西北水资源与环境生态教育部重点实验室, 西安 710055

关键词：纳米氧化镍,活性污泥,生物硝化,胞外聚合物,微生物群落,代谢

基金：陕西省自然科学基础研究计划项目(2022JM-217);西安建筑科技大学前沿交叉领域培育专项(X20230076)

为揭示纳米氧化镍(NiO NPs)在复杂环境体系中的生物毒性效应,以活性污泥为研究对象,探讨了NiO NPs(0~200mg/L)长期暴露对序批式生物反应器运行效能、污泥性能以及微生物代谢作用的影响.结果表明,低浓度(0~50mg/L)NiO NPs对活性污泥运行效能影响不显著,高浓度(100~200mg/L)NiO NPs对氨氮和COD去除有明显抑制作用,分别降低了8%和20%.随着NiO NPs的浓度增加,硝化过程关键功能酶氨单加氧酶(AMO)和羟胺氧化酶(HAO)活性分别降低55.71%和62.09%,乳酸脱氢酶(LDH)释放量增加了113.06%.同时,NiO NPs对活性污泥絮凝性产生负面影响,污泥平均粒度增加,絮体形状松散,絮凝性略有降低.胞外聚合物(EPS)整体呈下降趋势,高浓度下蛋白质(N-H, C=O)和多糖(C-O, C-C, C-O-C, C-O-H)相关官能团的强度减弱,三维荧光蛋白特征峰强度大幅降低.但死亡微生物的生物分解和应激反应促进了EPS中微生物代谢和酪氨酸蛋白类物质生成.此外,活性污泥中微生物群落的多样性和稳定性均受到NiO NPs的影响.PICRUSt2预测显示,微生物的代谢和遗传信息处理相关的代谢通路均受到NiO NPs的显著抑制.因此,NiO NPs通过改变微生物群落结构和代谢通路影响活性污泥硝化作用和有机物的去除.

来源：2024年第5期

《中国环境科学》期刊编辑部

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