金仁村教授团队揭示纳米铜对反硝化颗粒污泥的影响机制

2019年6月27日，杭州师范大学生命与环境科学学院金仁村教授团队在工程技术一区Top期刊Bioresource Technology（IF = 6.042）在线发表题为“Long-term effects of copper nanoparticles on granule-based denitrification systems: Performance, microbial communities, functional genes and sludge properties”的成果，首次报道纳米铜对反硝化颗粒污泥的影响。

1

快速发展的纳米技术是一个新的科学领域。目前，工程纳米粒子在工业和消费品等领域有着广泛的应用。纳米铜广泛应用于燃料电池、杀菌剂、生物活性涂料、化妆品、皮肤产品、打印机和电子产品。因此，纳米铜不可避免地被释放到环境中。污水处理厂被认为是纳米铜释放到环境中的最后一道屏障。反硝化技术具有成本低、去除效率高等优点，被认为是最经济地将硝酸盐转化为氮气的技术。此外，颗粒污泥的使用有利于提高污泥浓度，提高有机负荷。然而，纳米铜对颗粒反硝化系统的潜在风险尚不清楚。

本研究发现在长期运行中，研究了纳米铜对反硝化颗粒的影响。结果表明，暴露于5mg L^-1纳米铜后，污泥的脱氮能力下降了51.9%，随着纳米铜浓度的升高，污泥中铜离子的含量逐渐增加。反硝化细菌（Castellaniella）和反硝化功能基因（nirK、napA、narG和nosZ）的相对丰度明显降低。同时，比反硝化活性、胞外多聚物含量和脱氢酶活性分别比初始污泥下降44.0%、15.2%和99.9%。考虑到铜抗性基因丰度的下降趋势，推测纳米铜的毒性主要或至少部分是由于铜离子的释放。

综上所述，本研究为工程纳米对生物污水处理的影响提供了进一步的参考和有意义的见解。

杭州师范大学生命与环境科学学院研究生程雅菲为该论文的第一作者，杭州师范大学生命与环境科学学院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.biortech.2019.121707