聚丙烯纳米塑料对生物脱氮和功能基因的影响及机制
作者机构:安徽建筑大学环境与能源工程学院 环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室 安徽省生态文明研究院 工业园区污染治理与资源化利用安徽省联合共建学科重点实验室
出 版 物:《中国环境科学》 (China Environmental Science)
年 卷 期:2024年
核心收录:
学科分类:083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程(可授工学、理学、农学学位)] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学]
基 金:国家自然科学基金项目(52300022) 安徽省重点研究与开发计划项目(2023t07010002) 安徽省高校省级自然科学研究项目(2022AH010019,KJ2021A0619,2022AH050236)
摘 要:选取了聚丙烯纳米塑料(PP NPs)为研究对象来探究其对生物脱氮的影响.通过水质、氮转化功能基因丰度和污泥系统物生物活性的检测,并采用Pearson相关性分析及线性回归模型分析等方法,探索不同浓度PP NPs (1~100 mg/L)对生物脱氮和功能基因的影响及机制.结果表明,随着PP NPs浓度升高,抑制作用增强.低浓度PP NPs对脱氮性能的影响较微弱,高浓度PP NPs(100 mg/L)影响明显.qPCR表明,除nirK基因和norB基因外,其余氮转化功能基因的丰度随PP NPs浓度的升高而逐渐降低.随着PP NPs浓度升高,污泥细胞氧化应激状态严重,导致细胞膜结构受损、细胞活性下降.Pearson相关性表明,理化参数与部分功能基因之间存在较强的相关性.1 mg/L PP NPs胁迫下,好氧末端硝氮与功能基因的负相关性变为正相关性.1~100 mg/L PP NPs胁迫下,出水氨氮与nxrA、nirK、norB基因间呈不同程度的正相关性.线性回归模型表明,amoA和nxrA是氨氧化和硝化的关键驱动因素,nirS是亚硝酸盐还原的关键驱动因素,nosZ和narG是反硝化的关键驱动因素.该研究从分子生物学角度揭示PP NPs对生物脱氮的影响及机制.