金属氧化物纳米材料（Nanomaterials,NMs）被广泛应用于医疗、化工、能源、电子和环境等领域,使用量每年高达百万吨,渗入到人们生活的方方面面。在生产、使用及废弃过程中,NMs会不可避免地释放到环境中,泄露到污水中的纳米颗粒（Nanoparticles,NPs）则进入到以活性污泥工艺为主的污水生化处理系统,其暴露在环境后所引起的潜在环境效应及生态风险问题备受关注。研究表明,自然水体中NPs浓度在1～100μg/L之间,而污水处理厂中的浓度则可能达到mg/L水平,NPs进入污水处理厂后会对活性污泥系统中的微生物带来负面影响,进而影响污水处理效能。目前,国内外针对NPs的毒性效应研究主要集中在人体健康和生态安全方面,而围绕NPs在环境中的行为和生物（细菌、植物及动物等）毒性效应以及对污水处理系统中功能微生物的影响研究较为缺乏。金属及金属氧化物NMs进入活性污泥系统后势必对微生物产生毒性效应,影响功能细菌的正常生命活动,甚至会造成细胞死亡,导致污水处理效果恶化。因此,本研究以课题组前期筛选出的具有高效同步脱氮除磷功能的Pseudomonas putida strain NP5为研究对象,选取纳米TiO2（粒径＜100 nm）、纳米NiO（粒径＜30 nm）、纳米Cr2O3（粒径＜100 nm）作为受试材料,系统研究其对实验菌株生长代谢、异养硝化和聚磷特性的影响和作用机制,从而揭示金属氧化物NPs对污水处理活性污泥工艺的潜在影响机制。主要研究结果如下:（1）Logistic模型能够表征不同浓度的纳米TiO2、NiO、Cr2O3作用下菌株NP5的生长特性,由拟合结果K值和最大比生长速率可知,纳米TiO2、NiO对NP5的生长具有一定抑制作用。纳米TiO2、NiO作用下最大OD600略高于对照组,表明菌株NP5表面吸附这两种受试材料而影响生长量表征。相比之下,纳米Cr2O3对菌株NP5的生长具有明显抑制作用,并且浓度越高抑制作用越强。PI双染检测菌株NP5的细胞活性结果表明,菌株NP5在高浓度纳米TiO2条件下有较强的适应能力。（2）菌株NP5在纳米TiO2的条件下迟滞时间t0相对延长,但低浓度条件下（5～20 mg/L）最大氮素降解速率Rm略有增大;而加入不同浓度纳米NiO时,菌株NP5对氮素的最大降解速率Rm均有所降低,迟滞时间t0增加。说明投加纳米TiO2和NiO对NH4+-N去除均有一定负面影响,但菌株NP5能够更好适应纳米TiO2,快速恢复氨氧化能力。纳米Cr2O3作用下,菌株NP5对氮素的最大降解速率Rm均有所降低,迟滞时间t0大幅增加,纳米Cr2O3对NP5具有抑制作用,且随着浓度增加而增强。（3）不同浓度的纳米TiO2、NiO对菌株NP5的除磷效果均有一定负面影响,修正的Compertz模型拟合结果可知,菌株NP5对磷素的最大降解速率Rm均有所降低,迟滞时间t0增加,表现出一定的抑制作用。加入不同浓度的纳米Cr2O3,PO43--P的去除受到明显的抑制作用,PO43--P浓度在反应期间持续下降,未出现磷素回升的现象。（4）反硝化酶NR和Ni R活性的降低,以及LDH释放量的增大,进一步说明纳米颗粒对NP5具有毒性作用,其中纳米Cr2O3毒性作用最强。相比于对照组,加入三种受试材料后,三维荧光光谱图中A峰（类色氨酸荧光峰）和B峰（类酪氨酸荧光峰）均有减弱,且B峰减弱相对明显,说明菌株NP5在纳米NiO、TiO2、Cr2O3作用下代谢能力降低,类蛋白物质合成能力减弱。（5）XPS结果表明,相比于纳米Cr2O3,纳米TiO2具有还原性,能够将正价态的磷还原成零价态。FTIR图谱表明三种受试材料会改变菌体酰胺基、羧基和磷酸基等官能团,-OH和COO-等具有芳香性的含氧官能团的变化可能与纳米颗粒的吸附相关。XRD图谱结果表明,纳米NiO、TiO2、Cr2O3作用下,特征峰的位置没变,但尖锐程度有所降低,表明这三种受试材料会吸附聚集在菌株NP5的细胞表面,影响对营养物质的吸收,进而对NP5的生长及脱氮除磷产生一定的负面影响。