随着纳米技术以及纳米材料的广泛应用,大量纳米粒子被释放进入环境。尽管部分纳米材料的毒性已被确定,并已引起人们的关注,然而,人们对于纳米材料的毒性机理以及毒性水平仍缺乏深入认识。本文集中研究了消费品中最为广泛应用的纳米材料之一——纳米银(AgNPs)对硝化细菌以及活性污泥的毒性,研究纳米银对于硝化反应的抑制。粒径分别为9,13,15以及23 nm的纳米银颗粒(AgNPs)被配制成浓度0.12到4.82 mg/L的悬浊液,分别应用于对氨氧化细菌(亚硝化细菌)以及亚硝酸盐氧化细菌(硝化细菌)的抑制实验。实验结果显示,氨氧化细菌相比亚硝酸盐氧化细菌更容易受到纳米银的毒害作用,当使用浓度为4.82 mg/L,含粒径为23 nm的纳米银的悬浊液时,投加已驯化的氨氧化细菌的生活污水中,氨氮去除率下降至原始水平的30%,而对于投加已驯化的亚硝酸盐氧化细菌的生活污水,亚硝酸盐氮的去除效率没有明显变化。在SBR反应器中进行的实验显示,在添加不同浓度的、含有不同粒径纳米银颗粒的悬浊液后,反应器中的硝化污泥以及普通活性污泥同样受到抑制,氨氮的去除率分别下降到原来的60%和70%。实验结果显示,在实际生活污水处理中,纳米银的释放会对硝化作用造成毒害和抑制。进一步的研究中,使用不同药剂对纳米银进行缓解实验。实验结果显示,纳米银造成的抑制作用可以通过添加无机离子得到一定程度的缓解,其中氯离子(Cl-)和硫离子(S2-)可以恢复氨氧化细菌30%的氨氮去除能力;而使用有机物的实验显示,有机配体对抑制作用没有明显缓解效果,甚至会造成更严重的抑制作用。使用扫描电镜(SEM)成像分析,可以观察到纳米粒子附着于胞外聚合物上。实验最终得到结论,细胞与纳米银粒子的反应首先发生在细胞膜上,银与组成细胞膜的物质反应,造成细胞膜被逐步破坏,进而导致大量粒子进入细胞,最后导致细胞死亡。