金属纳米颗粒与抗生素同时存在对污水生物脱氮除磷的影响及机理研究

With the development of technology and the improvement of people’s living standard, nanoparticls and antibiotics are applied widely. However, they are considered as emerging pollutants when they released into the environment, and their potential risk caused wide concerns by researches. The technology of biological nutrient removal is often used by wastewater treatment plant (WWTP) in order to prevent water utrophication. When metal nanoparticles and antibiotics entered into the WWTP together, these two kinds of pollutants may interact with each other, resulting in their joint effects on biological nutrients removal possibly different from the sigle one. In addition, recent researches ingored the impacts of interations between various pollutants on pollutant’s behavior and transportation, which made great contributions to the toxicity. Therefore, this project focuses on the joint effects of metal nanoparticls combined antibiotics on wastewater biological nutrient removal; also, the contribution of pollutants themselves to these joint effects was revealed via the impacts of interations on pollutant’s behavior and transportation; the detailed mechanisms of these joint effects are further investigated from microorganism, such as the response of oxidative stress, the express of resistence genes, and the transcription of functional genes. This project will enrich the understanding of joint effects of metal nanoparticles and antibiotics on the wastewater biological treatment, and establish therotical basis to encounter the environmental risks of emerging pollutants.

随着科技的发展和人民生活水平的提高，金属纳米颗粒和抗生素被广泛应用。然而其流入自然环境中被视为新型污染物，导致的潜在风险引起研究者的广泛关注。污水处理厂常采用生物脱氮除磷工艺防止水体富营养化，金属纳米颗粒和抗生素同时进入污水处理厂，共存时可能发生相互反应，对氮磷去除产生的复合影响可能有别于单一作用。另外污染物的迁移转化对毒性有重要影响，但现有研究忽略了污染物之间对迁移转化的交互作用。因此，本项目拟研究金属纳米颗粒与抗生素对污水生物脱氮除磷的复合影响；从污染物之间对迁移转化过程产生的交互作用，阐明污染物本身对复合影响的贡献；通过氧化应激反应、抗性基因的表达、功能基因的转录调等，从微生物角度进一步揭示二者产生复合效应的机理。本项目有助于人们认识多种新型污染物复合污染时对污水生物处理的联合影响，为应对其环境风险奠定理论基础。

金属纳米颗粒与抗生素的广泛使用及对环境的影响导致其被视为新型污染物。在使用过程中，二者会随着排水系统进入污水处理厂，在污水中的共存可能导致其理化性质发生改变，且对生物脱氮除磷系统的复合影响有别于单一作用；再者，脱氮除磷效果受到抑制效果后，如何恢复生物处理效果对污水处理厂的运行及风险防控至关重要。因此研究以两种新型污染物对污水生物脱氮除磷的复合影响为目标，重点研究二者复合存在时理化性质的改变，产生复合效应的机理，以及通过零价铁提高新型污染物抑制下的生物脱氮处理效果及机理，以助于人们认识多种新型污染物复合污染时对污水生物处理的联合影响，为应对其环境风险奠定理论基础。.以金属纳米颗粒与抗生素在污水中共存时理化性质的改变为研究目标，系统考察二者理化性质如金属离子溶出量、抗生素去除量、纳米颗粒对抗生素的吸附特性等，获悉在两种新型污染物子在进入污水处理系统之前的改变，从而预测对污水生物处理系统可能的复合作用。.以金属纳米颗粒与抗生素对污水生物脱氮除磷效果的复合影响研究为目标，同时对比研究与单一影响的差异，并对复合影响及单一影响出现的差异进行机理分析，从污染物在系统中的分布，微生物酶活性，关键脱氮除磷基因表达，抗性基因的富集规律，微生物种群结构的演变等方面进行探究。.在金属纳米颗粒与抗生素同时存在对污水生物脱氮除磷的影响及机理研究的基础上，探究如何改善被抑制的生物脱氮除磷效果，通过零价铁的使用，可有效改善生物脱氮除磷效果，并发现在生物好氧硝化过程中，出现了显著的好氧反硝化效果，从而有效提高生物脱氮的去除效能。