【摘 要】
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现已投入大规模商业化运用的纳米材料（Nanomaterials,NMs）和抗生素（Antibiotic）在生产、使用和处置过程中,能大量进入污水,并经污水管网收集,汇流和富集到污水处理厂,对污水的处理工艺和生态环境造成影响。本文以多壁碳纳米管（Multi-Walled carbon nanotubes,MWCNTs）与氧氟沙星（Ofloxacin,OFL）为目标污染物,探究了暴露在MWCNTs、M
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现已投入大规模商业化运用的纳米材料（Nanomaterials,NMs）和抗生素（Antibiotic）在生产、使用和处置过程中,能大量进入污水,并经污水管网收集,汇流和富集到污水处理厂,对污水的处理工艺和生态环境造成影响。本文以多壁碳纳米管（Multi-Walled carbon nanotubes,MWCNTs）与氧氟沙星（Ofloxacin,OFL）为目标污染物,探究了暴露在MWCNTs、MWCNTs-OFL复合纳米材料、OFL下,目标外源物对好氧活性污泥系统产生的毒性效应和机理。主要研究内容及结果如下:（1）MWCNTs对OFL有很强的吸附作用,吸附过程可以用准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型较好的进行描述,整个吸附过程主要为表面吸附。吸附后的MWCNTs-OFL复合纳米材料与MWCNTs在外观形态上无差异,但由于表面负载了OFL,两种NMs的表面官能团不同。（2）分别投加MWCNTs、MWCNTs-OFL复合材料、OFL后。经24 h短期作用,对污水中COD、氨氮、溶解性正磷酸盐的生物去除,MWCNTs无明显的影响,而MWCNTs-OFL复合材料、OFL有明显的抑制,抑制作用随OFL浓度的增大而增强,投加OFL的抑制强于投加MWCNTs-OFL复合材料。3种物质对脱氮除磷的影响与其对微生物胞内的AMO、NOR、NAR、NIR、PPX、PPK酶的活性抑制有关。（3）投加MWCNTs,对微生物细胞表面及呼吸作用无明显影响,对微生物GR活性也无明显影响,活性污泥体系未出现大量死菌增多现象。但投加MWCNTs-OFL复合材料、OFL后,微生物细胞发生严重变形和褶皱,呼吸作用和GR活性受到抑制,活性污泥系统内死菌明显增多,体现出明显的毒性效应,且毒性由OFL产生。（4）MWCNTs的投加对微生物细胞LB-EPS无太大的影响,但投加MWCNTs-OFL复合材料、OFL后,微生物细胞LB-EPS中类色氨酸类物质减少,刺激细胞分泌了大量的类腐殖酸和富里酸类物质,减少了OFL对细胞的毒害。相比于直接投加OFL,MWCNTs-OFL复合材料刺激细胞产生的类腐殖酸和类富里酸类物质更多,更好的降低了OFL毒害作用。（5）投加MWCNTs对微生物DNA的复制和合成无影响,但加入OFL后,对好氧活性污泥微生物DNA的复制和合成产生了影响,显示出浓度-剂量关系。MWCNTs未发能挥纳米注射器作用,未能促进OFL向细胞内的转运,增强对DNA的毒害。3种外源物中,投加OFL能明显降低微生物的群落丰度并影响其结构。综上,投加MWCNTs短期作用24 h,对好氧活性污泥的毒性不明显。同样的短期作用下,水中经过吸附作用形成的MWCNTs-OFL复合材料对好氧活性污泥的毒性小于溶解于水中的OFL,毒性主要由OFL产生。
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