金仁村教授团队揭示纳米氧化锌对高负荷反硝化颗粒系统的影响机制及缓解策略

2019年4月30日，杭州师范大学生命与环境科学学院金仁村教授团队在环境科学与生态学领域二区Top期刊Environmental Pollution（IF = 5.057）在线发表题为“Effects of ZnO nanoparticles on high-rate denitrifying granular sludge and the role of phosphate in toxicity attenuation”的成果，首次报道纳米氧化锌对高负荷反硝化颗粒污泥的影响及磷酸盐在毒性衰减中的作用。

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氧化锌纳米颗粒是最常用的工程化纳米颗粒，由于其在光学、磁性和力学方面的特殊功能，已广泛应用于护肤霜、化妆品、半导体、颜料、生物医学、抗菌剂和涂料中。由于其广泛的应用，越来越多的氧化锌纳米颗粒不可避免地被释放到环境中，引起公众对其环境影响的关注。预计其水平在未来几年内将达到mg L^-1。高效反硝化颗粒污泥由于其脱氮效率高、反应器运行成本低而受到越来越多的关注。然而，关于氧化锌纳米颗粒对高效反硝化颗粒污泥的影响资料有限。

本研究发现在短期暴露期间观察到一种兴奋效应，1 mg L^-1纳米氧化锌导致比反硝化活性（SDA）增加了10%，而添加5.0 mg L^-1时产生23%的抑制。长期实验中，当连续暴露于2.5mg L^-1纳米氧化锌时，反硝化反应器的脱氮能力在15 d内几乎丧失，优势反硝化细菌Castellaniella的相对丰度从51.0%下降到8.0%。脱氢酶活性（DHA）和胞外多聚物（EPS）含量分别下降到22.3%和61.1%。尽管如此，磷酸盐的存在大大削弱了纳米氧化锌对SDA、EPS、DHA和功能基因的不利影响。这与显著降低的纳米氧化锌释放的锌（II）水平有关。因此，纳米氧化锌的毒性主要是由于有毒的Zn（II）的释放，并且可以在磷酸盐存在下衰减。

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杭州师范大学生命与环境科学学院研究生程雅菲和张正哲为该论文的共同第一作者，金仁村教授为通讯作者。该项研究获得国家自然科学基金、杭州市科技发展规划基金等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.04.138