📖 背景 | 双酚A与环境的挑战
双酚A（BPA） 是一种广泛使用的内分泌干扰物，被用于制造聚碳酸酯塑料和环氧树脂，全球年产量约达1000万吨。由于其在废水处理厂排放和环境流动性，BPA在水体和沉积物中的浓度不断增加，影响水生态系统的健康。BPA对生物体的毒性包括抑制藻类生长、降低鱼类繁殖力以及对水体氮循环微生物的干扰，进而威胁水体生态平衡。
在污水处理过程中，好氧反硝化技术作为一种新型氮去除手段逐渐受到关注，其具备快速、高效和适应性强的优势。然而，BPA是否会对好氧反硝化过程中的氮转化途径产生胁迫，仍缺乏全面的研究。
🔍 科学问题
1️⃣ 双酚A在好氧反硝化系统中的去除途径及转化归宿是什么？
2️⃣ BPA对氮转化相关微生物及基因丰度的影响机制是什么？
3️⃣ 如何优化好氧反硝化系统以减少BPA的环境风险？
🌟 科学意义
理论贡献
- 污染物转化与微生物相互作用
：首次揭示BPA对氮循环功能微生物及氮转化基因的影响，为研究污染物与氮循环交互提供了新视角。 - 机制解析
：通过吸附动力学、基因组分析和分子对接实验，全面解析了BPA的吸附、转化和胁迫机制。
实践价值
- 污水处理优化
：为污水处理系统中BPA去除技术的优化设计提供数据支持。 - 污染控制与管理
：为减少BPA排放的环境政策制定提供科学依据。
🧪 核心研究发现
1. BPA在好氧反硝化系统中的去除途径
- 去除效率
：好氧反硝化系统对0.1、1.0和10 mg/L BPA的去除率分别为86.18%、76.49%和66.02%，表明系统对低浓度BPA去除效果更佳（表1）。 - 去除机制
：BPA去除主要通过污泥吸附（50%-70%）和微生物降解实现，吸附为主要途径。吸附动力学表明，BPA吸附符合伪二级动力学模型，吸附等温线符合Freundlich模型（图2）。
2. BPA对氮转化途径的胁迫机制
对功能基因的影响：
- nirS基因
（亚硝酸盐还原酶基因）丰度显著降低，表明BPA抑制了亚硝酸盐向一氧化氮的转化。 - nosZ基因
（一氧化二氮还原酶基因）丰度随BPA浓度增加而升高，提示BPA可能通过促进一氧化二氮的生成进一步增强该基因的表达（图4）。 对功能菌群的影响：
BPA显著降低了功能性反硝化菌Thauera的相对丰度，从25.0%降至11.9%。 增强了Bacteroidota和Chloroflexi的丰度，这两类菌群分别负责大分子有机物降解和小分子物质转化（图6）。
3. BPA对污泥理化性质的影响
BPA浓度升高会显著降低污泥的絮凝性（FA）和亲水性（RH），增加污泥体积指数（SVI），对污泥聚集性和沉降性造成负面影响（图3）。 同时，BPA使胞外聚合物（EPS）中蛋白质和多糖含量升高，可能影响污泥的黏度和表面张力。
💡 应用前景与治理建议
治理建议
1️⃣ 优化污水处理工艺：
引入具有高效BPA降解能力的功能菌群，如增强nosZ表达的菌株。 调整反硝化系统运行参数，如氧气浓度和碳源供应，以减轻BPA对氮转化途径的抑制。
2️⃣ 加强污染物源头控制：
推进BPA的替代材料研发和产业化应用，减少源头排放。 加强污水处理厂中BPA浓度的长期监测，防止污染扩散。
未来展望
- 机制深入研究
：进一步探讨BPA在污水处理中的转化产物及其生态毒性。 - 污染物协同控制
：开发多功能污水处理技术，实现BPA与其他污染物的协同去除。
🔖 结语
本研究表明，双酚A在好氧反硝化系统中可以通过吸附和降解实现高效去除，但其对氮转化途径和微生物群落的胁迫效应需要引起关注。通过优化工艺和功能菌群，污水处理系统将能更好地应对BPA带来的挑战，为保护水生态环境提供重要支持。
🌱 从污水处理开始，共建清洁与可持续的水生态未来！
