综述：颗粒污泥系统中微塑料和纳米塑料的干扰机制、保留及微生物适应性研究

这篇综述系统分析了微塑料(MPs)和纳米塑料(NPs)对好氧(AGS)、厌氧(AnGS)、厌氧氨氧化(AxGS)和微藻-细菌(MBGS)四种颗粒污泥系统的干扰机制，重点揭示了塑料颗粒通过破坏胞外聚合物(EPS)、诱导氧化应激(ROS)和改变微生物群落结构等途径影响污水处理效能，为优化抗塑料污染的污泥技术提供了理论框架。

　　

颗粒污泥系统与塑料污染物的博弈

1. 引言
塑料污染已成为全球性环境挑战，年产量超3.9亿吨的塑料制品在环境中降解形成微塑料(MPs, <5 mm)和纳米塑料(NPs, <1000 nm)。污水处理厂(WWTPs)作为主要汇集点，传统活性污泥法对MPs/NPs的去除率仅70-90%，而新兴的颗粒污泥技术因其紧凑结构和高效性能备受关注。

2. 保留与转化机制
颗粒污泥通过静电作用和疏水作用捕获塑料颗粒，其中好氧颗粒污泥(AGS)的保留效率是传统活性污泥的2.3倍。但纳米级颗粒能穿透生物膜，与胞外聚合物(EPS)中的多糖、蛋白质结合，改变TB-EPS（紧密型）和LB-EPS（松散型）比例。聚苯乙烯(PS) NPs可使EPS总量下降28.7%，而聚乙烯(PE) MPs反而刺激EPS分泌达84.9%，这种差异与聚合物类型密切相关。

3. 好氧颗粒污泥(AGS)的应激反应
PS NPs暴露导致活性氧(ROS)激增74.6%，乳酸脱氢酶(LDH)释放61.5%，显著抑制脱氮基因(nirS/nosZ)表达。电镜显示90天暴露后颗粒出现空洞化，污泥体积指数(SVI₅)上升34.9%。有趣的是，聚乳酸(PLA)等可降解塑料在≤40 mg/L时能促进EPS分泌，维持86%脱氮效率，展现了材料选择的生态权衡。

4. 微藻-细菌颗粒(MBGS)的光合屏障
MBGS展现惊人韧性，500 mg/L PS MPs下仍保持85%COD去除率。微藻光合产氧缓解了缺氧压力，其特有的藻源EPS富含螯合位点，能包裹塑料颗粒。叶绿素α含量虽下降25-34%，但系统通过富集脱硫菌门(Desulfobacterota)等耐压菌群实现功能补偿。

5. 厌氧氨氧化颗粒(AxGS)的脆弱性
依赖严格厌氧菌群的AxGS对塑料极为敏感。0.5 mg/mL PS NPs使特征性细胞色素c减少42.9%，关键菌Candidatus Brocadia丰度下降4.2%。长期暴露导致氮去除率骤降57.6%，且恢复周期长达3个月，这与AnAOB菌缓慢的生长特性直接相关。

6. 厌氧颗粒(AnGS)的代谢崩溃
在升流式厌氧污泥床(UASB)中，PVC NPs使甲烷产量下降35.5%，并引发短链脂肪酸(SCFAs)异常积累227.8%。宏基因组分析发现产甲烷菌Methanosaeta减少36.2%，同时抗生素抗性基因(tetW)扩增2.5倍，揭示塑料可能加速耐药基因传播。

7. 材料与尺寸的致命差异
对比研究表明：纳米级毒性>>微米级，其中PS NPs的破坏力是MPs的2-3倍；聚合物毒性排序为PVC≈PS>PET>PLA。MBGS因光合-异养双途径成为最具韧性系统，而AxGS和AnGS因功能冗余度低位列敏感榜首。

8. 未来挑战
当前研究存在老化塑料模拟不足、复合污染效应缺失等局限。整合宏基因组学与代谢组学，开发EPS靶向调控策略，以及设计抗塑料的颗粒内核结构，将成为技术突破方向。MBGS的光协同降解机制和PLA的生态友好特性，为发展可持续污水处理技术提供了新思路。