Pb（II）对好氧颗粒污泥系统的生物效应及其迁移转化机制

Pb（II）会随工业的应用而残留在各类水体中，对人类和水生态构成潜在风险.以好氧颗粒污泥（Aerobic Granular Sludge， AGS）为接种污泥，在序批式反应器中研究Pb（II）对AGS的生物毒性及其迁移转化特性，同时探讨AGS对Pb（II）的吸附行为与机制.结果表明，Pb（II）会破坏AGS的三维结构，致使污泥生物量下降和沉降性能恶化.同时促进微生物分泌胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances， EPS），但由于污泥内部孔道堵塞使得微生物以EPS为碳源，且Pb（II）的持续毒性超过EPS保护阈值，最终导致EPS含量由对照组的（295.90±6.22） mg·g^-1 最低降至（217.23±7.35） mg·g^-1.在20 mg·L^-1 Pb（II）的长期暴露下，AGS同步硝化反硝化作用明显削弱，导致TN去除率由对照组的97.15%大幅下降至70.04%.高通量结果表明，Exiguobacterium和Candidatus_Competibacter菌属在高浓度Pb（II）的胁迫下成为优势菌属，而与脱氮相关的Pseudomonas菌群相对丰度锐减至6.87%.此外，当Pb（II）进水浓度为1 mg·L^-1时，AGS可对其实现99.15%的高效去除.整个过程的吸附动力学可以用准二级模型充分解释，且由多种扩散机制调控.使用Freundlich等温线模型可以较好地描述Pb（II）的吸附，Temkin模型也进一步证实化学吸附可在去除过程中起主导作用.结合扫描电子显微镜、X射线能谱仪和红外光谱表征结果，确定AGS对Pb（II）的吸附机制是以表面络合和沉淀反应为关键途径，并伴有离子交换和静电吸附.