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随着塑料使用量的不断增加,大量微塑料随污水进入污水厂,并通过机械搅拌、空气和水流剪切力等作用碎化成粒径更小的纳米塑料。纳米塑料易被污泥吸附且具有较强的生物毒性。厌氧氨氧化是一种经济高效的生物脱氮工艺,已被广泛用于污泥消化池上清液的脱氮处理。厌氧氨氧化颗粒污泥具有高生物量和紧密的空间结构,可以应对更高的氮负荷同时降低有毒物质的扩散,因此,厌氧氨氧化颗粒污泥越来越多地被用于厌氧氨氧化工艺。实际工程中厌氧氨氧化颗粒污泥工艺生物产率低,污泥停留时间长,颗粒污泥长期接触纳米塑料很可能受到负面影响。目前,纳米塑料胁迫对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能、结构稳定性、微生物体系的影响及机制尚不清楚。本研究以厌氧氨氧化颗粒污泥为研究对象,选取聚苯乙烯纳米塑料（Polystyrene Nanoplastics,PS-NPs）为模式纳米塑料,研究了PS-NPs短期胁迫对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能和结构稳定的影响,对比了颗粒污泥和活性污泥对PS-NPs短期胁迫耐受能力的差异;分析了PS-NPs长期胁迫对厌氧氨氧化颗粒污泥性能及群落结构的影响,并通过蛋白组学揭示了PS-NPs的胁迫机制;考察了低浓度PS-NPs连续胁迫对厌氧氨氧化反应器性能的影响及机理。本论文的研究成果可为评估纳米塑料对厌氧氨氧化工艺实际运行的潜在风险提供理论依据与技术支撑。本论文获得了如下的结论:（1）PS-NPs可被厌氧氨氧化颗粒污泥快速吸附,并在污泥表面富集。PS-NPs短期胁迫对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响呈现浓度剂量效应。与活性污泥相比,厌氧氨氧化颗粒污泥结构紧实,对100 mg/L PS-NPs短期胁迫的适应能力更强,但500 mg/L和1000 mg/L PS-NPs胁迫后,厌氧氨氧化颗粒污泥的比厌氧氨氧化活性（Specific anammox activity,SAA）显著降低。死细菌比例增多和污泥传质受阻是PS-NPs短期胁迫污泥脱氮性能下降的原因。（2）PS-NPs短期胁迫对厌氧氨氧化颗粒污泥结构稳定性的影响同样呈现浓度的剂量效应。100 mg/L PS-NPs短期胁迫后厌氧氨氧化颗粒的结构稳定性未发生显著变化,而500 mg/L和1000 mg/L PS-NPs短期胁迫后,颗粒污泥的失稳系数分别增大了42.9%和85.7%。颗粒污泥结构稳定性降低主要是由于吸附了带负电荷的PS-NPs引起微生物细胞间的静电斥力增加,胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）含量、组分、官能团和二级结构的变化改变了污泥的疏水性,污泥中死细菌的增多。与活性污泥相比,厌氧氨氧化颗粒污泥结构紧实,PS-NPs短期胁迫对厌氧氨氧化颗粒污泥结构的影响小于活性污泥絮体。（3）PS-NPs长期胁迫对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响随PS-NPs浓度的增加而增大。厌氧氨氧化颗粒污泥对200 mg/L PS-NPs长期胁迫具有一定的适应能力,500 mg/L PS-NPs长期胁迫下污泥的脱氮性能持续降低。PS-NPs长期胁迫改变了厌氧氨氧化颗粒污泥的群落结构,厌氧氨氧化菌的丰度随PS-NPs浓度增加而降低。此外,PS-NPs长期胁迫还影响了nir S、hzs A和hdh的丰度。与短期胁迫相比,长期胁迫对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响更大,这与厌氧氨氧化菌丰度和功能基因丰度下降有关。（4）采用蛋白组学技术对比了0 mg/L和500 mg/L PS-NPs胁迫30 d后厌氧氨氧化颗粒污泥在蛋白表达层面的差异,通过对差异蛋白进行GO功能注释,发现代谢过程有关的蛋白表达量发生显著下调,表明PS-NPs胁迫影响了微生物的代谢。基于KEGG代谢通路分析可知,PS-NPs长期胁迫后优势厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia中的NADH脱氢酶亚基Nuo M和Nuo L表达显著上调,可导致细胞的活性氧（Reactive oxygen species,ROS）含量增多,死细菌增多。Candidatus Kuenenia中包含FAD的NAD+氧化还原酶表达下调可影响电子传递,5,10-亚甲基四氢叶酸脱氢酶Fol D表达下调可影响合成代谢,UDP-Glc NAc蛋白和前蛋白移位酶Gsp G表达下调可影响胞外多糖和胞外蛋白的合成,导致Candidatus Kuenenia丰度降低,进而影响厌氧氨氧化颗粒污泥的脱氮性能。此外,Candidatus Kuenenia胞外多糖和胞外蛋白的合成受阻还可导致厌氧氨氧化颗粒污泥的结构稳定性降低。与Candidatus Kuenenia相比,虽然PS-NPs长期胁迫同样影响了Candidatus Jettenia的电子传递和合成代谢,但趋向性及群感效应的增强可能有助于抵御PS-NPs的毒害。因此,Candidatus Jettenia能够较好地适应PS-NPs胁迫。（5）低浓度PS-NPs连续胁迫可对厌氧氨氧化颗粒污泥反应器的脱氮性能和稳定性产生负面影响,且影响程度依赖于PS-NPs累计胁迫量。当PS-NPs累积胁迫量超过100 mg PS-NPs/g VSS,污泥脱氮性能下降,部分污泥出现解体和上浮。此外,低浓度连续胁迫下的污泥所能承受的PS-NPs胁迫量高于高浓度长期胁迫。随着PS-NPs累积胁迫量的增加,EPS对颗粒污泥细胞的保护作用减弱,使得污泥细胞ROS含量和LDH释放量增大,从而影响了厌氧氨氧化菌的丰度。与未破碎的颗粒污泥相比,破碎后的污泥受到的毒害更大,却具有较高的SAA,这证实了PS-NPs阻碍了颗粒污泥的传质。EPS的含量和表面特性也随着PS-NPs累积胁迫量的增加发生改变,从而影响了颗粒污泥的结构强度。PS-NPs还阻塞了颗粒污泥表面的孔洞,导致部分颗粒污泥因形成气囊而上浮,因气压过大而解体。厌氧氨氧化菌的丰度降低、颗粒污泥上浮和解体导致反应器脱氮性能降低。