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：黄健 徐军帅 张华 罗涛 何春华 刘俊 帅子晨 

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) 

主　　题：纳米塑料 生物脱氮 功能基因 相关性 线性回归模型 

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.