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银纳米颗粒(AgNPs)和二氧化铈纳米颗粒(CeO2NPs)因其优良特性,被广泛用于各领域。AgNPs和CeO2NPs在生产、运输、使用及废弃过程中不可避免地会通过各种环境介质释放至水体例如污水处理系统,对其效能产生潜在的不利影响。本文以移动床生物膜反应器(MBBR)为研究对象,通过构建高效脱氮体系,探究AgNPs和CeO2 NPs(10 mg/L)单独及共存时对MBBR脱氮性能的短期影响和长期影响及微生物群落的长期影响。主要结论如下:(1)AgNPs和CeO2 NPs短期内(12 h)通过抑制氨单加氧酶(AMO)和硝酸还原酶(NR)活性影响总氮(TN)去除。AgNPs、CeO2 NPs、AgNPs和Ce02 NPs混合物使MBBR TN去除率从79.00%(对照组)分别降至73.13%、76.82%和76.18%。AgNPs和CeO2NPs长期(100 d)作用于MBBR后,AMO活性恢复、NR活性被抑制和生物量减少导致TN去除率下降。AgNPs、CeO2NPs、AgNPs和CeO2 NPs混合物使TN去除率分别为降至75.49%、72.10%和69.98%,与对照组(80.07%)有显著差异。(2)MBBR暴露于AgNPs和CeO2 NPs后,大量纳米颗粒(NPs)附着在微生物表面,短期内细胞膜完整性受到严重损伤,长期适应后细胞膜受损减少。(3)AgNPs和CeO2NPs改变MBBR胞外聚合物(EPS)产量和性质。短期内AgNPs和CeO2NPs显著增加松散型胞外聚合物(LB-EPS)含量;长期暴露后,AgNPs 增加 MBBR EPS 含量,CeO2 NPs、AgNPs 和 CeO2 NPs 混合物显著降低TB-EPS含量。EPS主要通过蛋白(PRO)和多糖(PS)抵御AgNPs和CeO2NPs 毒性。(4)NPs长期作用于MBBR后,微生物多样性高低程度顺序为:添加CeO2 NPs>添加AgNPs>对照组>添加AgNPs和CeO2 NPs混合物。两种NPs单独存在增加了微生物多样性以抵抗外界冲击,共存时对MBBR系统冲击性大,微生物难以做出调整。群落差异性分析表明AgNPs和CeO2NPs使MBBR微生物群落结构产生较大差异。对样本进行不同水平上群落结构分析,AgNPs和CeO2NPs改变群落优势菌群占比,增加硝化细菌(Nitrosomonas和Nitrospira)丰度,显著降低反硝化细菌(Dechloromonas和Thauera)丰度,抑制反硝化活性,影响MBBR脱氮。AgNPs增加Zoogloea(具抗重金属作用)丰度,而O2NPs、AgNPs和CeO2NPs混合物降低其丰度。(5)总体上,CeO2NPs对MBBR的影响作用大于AgNPs,两种NPs共存时对MBBR的毒性大于其单独存在时。