四環素和銅離子對生物除磷微生物的作用效應

張 華,蔣 偉,劉亞麗,王金花,黃 健,陶海濤,曹雪楓,方 楠

四環素和銅離子對生物除磷微生物的作用效應

張 華,蔣 偉,劉亞麗,王金花,黃 健*,陶海濤,曹雪楓,方 楠

(安徽建筑大學環境與能源工程學院,環境污染控制與廢棄物資源化利用安徽省重點實驗室,安徽 合肥 230601)

選取污水中的污染物四環素和銅離子為二元混合物,以比吸磷率來表征二元混合物對污水生物除磷微生物的聯合作用效應.采用直接均分射線法設計3種二元混合物的濃度配比(Ratio1,Ratio2,Ratio3);采用Logistic方程擬合試驗數據獲得濃度-效應曲線,并利用濃度加和模型分析二元混合物對生物除磷微生物的聯合作用效應及關系.結果表明,不同濃度配比的二元混合物對生物除磷微生物的抑制效應均隨著時間的增加逐漸增強,具有明顯的時間依賴性.濃度加和模型分析表明,隨著反應時間的延長,不同濃度配比的二元混合物對微生物的作用關系均是由拮抗作用逐漸過渡為加和作用和協同作用.但3組不同濃度配比的二元混合物對生物除磷微生物的相互作用也存在明顯不同,在Ratio1和Ratio3中各組分所占比例差別較大,拮抗作用較明顯,而在Ratio2中各組分所占比例差別較小,拮抗作用相對較弱.

生物除磷；四環素；銅離子；聯合作用；抑制效應

抗生素在治療各種疾病、控制病毒傳播過程中發揮著極其重要的作用[1-3].全球許多國家和地區的水體中均頻繁檢測到各類抗生素,而且其濃度有逐年上升的趨勢[4-5].水體中的抗生素破壞了生態系統的平衡并改變7了微生物的生境及功能,抗生素誘導出的耐藥細菌通過水體或食物鏈等進入人體,對人類健康產生極大的危害[6-7].然而,任何污染物在水體中都不是孤立存在的,重金屬也是水體中典型的污染物,而且具有難降解性和持久性[8-9].重金屬在水體中與抗生素以各種形態和不同濃度混合形成復雜的混合污染物[10-12],混合污染物產生的聯合作用對水生態環境、微生物及人類健康可能產生更大的風險[13].因此,注重水體中重金屬與抗生素的聯合作用效應的研究具有極其重要的意義.

污水處理廠是污染物重要的匯集區域,污水中的四環素是檢出頻率最高的抗生素之一,銅離子是四大常見的有害重金屬之一[14-16].四環素主要通過抑制蛋白質的合成從而抑制微生物活性,而銅離子具有較強的配位能力,與大多微生物的功能蛋白上的氨基、羧基上的氮、氧競爭配位,進而導致微生物的功能蛋白失活[17].生物除磷是污水處理廠實現除磷的主要途徑,研究表明,四環素達到一定濃度時對聚磷菌胞內多聚磷酸鹽積累和糖原的合成均產生一定程度的抑制,進而導致磷的去除率逐漸降低[18-19];另外,研究表明,生物除磷系統中銅離子的存在阻止了聚磷菌的乙酰輔酶a和聚磷酸鹽激酶的活性,進而導致聚磷菌失去厭氧合成聚羥基烷酸酯和好氧吸磷的能力[20-21].隨著銅離子濃度的增加,生物除磷系統中磷酸鹽的去除率逐漸降低,聚磷菌逐漸成為劣勢菌種[22-23].可見,單一四環素和單一銅離子對生物除磷微生物均具有顯著的影響.

然而,混合污染物的累積及其相互作用具有更復雜的生物有害性.不同濃度的混合污染物對微生物產生的危害程度不同,而且混合污染物對微生物影響的相互作用關系隨著反應時間的延長也會發生變化[24].研究表明,甚至各污染物的濃度分別處于無觀察效應濃度以下,它們混合后也會產生明顯的聯合抑制效應[25].可見,污染物混合后可能會對微生物產生更大的風險.因此,不僅要重視污水中單一四環素和單一銅離子對生物除磷微生物的影響,也要重視四環素和銅離子對生物除磷微生物的聯合作用效應的研究.

因此,該試驗選取四環素和銅離子作為典型污染物,系統測試單一污染物和混合污染物的濃度-抑制效應隨時間的變化,重點研究混合污染物對生物除磷過程中微生物的聯合作用效應及相互作用關系.首先利用直接均分射線法[26]設計不同濃度配比的四環素和銅離子的二元混合物.直接均分射線法是一種設計混合污染物濃度配比的科學方法,該方法通過各污染物的抑制效應獲得各污染物的半數有效濃度,在二維坐標平面上將各半數有效濃度連接成線段并將該線段分為幾個等距離的點,再從坐標原點出發并通過各等距離的點做射線,然后再在每條射線上設計若干個濃度梯度點.直接均分射線法在毒理學領域應用較廣泛,如不同濃度農藥、重金屬和抗生素等混合后對水生生物、微生物等影響的研究[27-29].該研究采用直接均分射線法設計3種濃度配比的四環素和銅離子的混合污染物.

該研究以比吸磷率[30]來表征二元混合物對生物除磷微生物的影響;采用非線性回歸方法對濃度-效應數據進行擬合,并繪制濃度-效應曲線;利用濃度加和模型[31]分析二元混合物對生物除磷過程中微生物的相互作用關系隨時間的變化規律,分析污水中二元混合污染物對生物除磷微生物的影響,為科學評價混合污染物的生物有害性提供依據和數據參考.

1 材料和方法

1.1 試驗裝置

采用序批式活性污泥反應器通過厭氧、好氧交替運行方式實現生物除磷.借助微電腦時控開關實現自動進水、厭氧、曝氣、沉淀、排水、靜置等操作.反應器為圓柱體,有效容積為18L,反應器側壁設置不同閥門以供進水、出水、取樣.反應器每天運行4個周期,每周期水力停留時間為360min,其中進水20min,厭氧75min,好氧180min,沉淀60min,出水5min,閑置20min.反應器中污泥濃度(MLSS)約為4900mg/L,厭氧階段pH值為6.9～7.1,好氧階段pH值為6.9～7.4,厭氧階段溶解氧在0.2mg/L以下,好氧階段溶解氧為2.0～4.0mg/L.

1.2 試驗用水及材料

試驗模擬某污水處理廠原水進行人工配水,水質如表1所示.試驗采用的抗生素為四環素,重金屬為五水硫酸銅(CuSO4·5H2O).四環素和五水硫酸銅的儲備液均采用去離子水配制,并置于棕色瓶保存備用,四環素溶液于4℃冰箱保存,五水硫酸銅溶液常溫保存.

表1 試驗用水配方

1.3 常規分析方法

正磷酸鹽:鉬銻抗分光光度法;MLSS:重量法;HQ30d型便攜式pH儀器監測;HQ30d型便攜式DO儀器監測.

1.4 污染物抑制率及濃度抑制效應分析

向反應器投加不同濃度四環素、銅離子或其混合物后,在第3, 5, 7, 9, 11, 13, 15和17個周期取樣,取樣點分別為厭氧末端(時間間隔為12h)和好氧末端(時間間隔為12h),分別檢測厭氧末端和好氧末端正磷酸鹽含量,并檢測反應器中MLSS含量,計算比吸磷率,考察投加不同濃度四環素、銅離子或其混合物后比吸磷率隨時間(12, 24, 36, 48, 60, 72, 84, 96h)的變化.比吸磷率的計算見公式(1).通過比吸磷率計算不同濃度四環素、銅離子或其混合物作用不同時間對生物除磷微生物的抑制率(),計算見公式(2).

式中:為不同濃度四環素、銅離子及其混合物作用不同時間時對生物除磷微生物的比吸磷率;厭為厭氧出水的正磷酸鹽濃度,mg/L;好為好氧出水的正磷酸鹽濃度,mg/L;MLSS為混合液懸浮固體濃度,mg/L;為不同濃度四環素、銅離子或其混合物作用不同時間對生物除磷微生物的抑制率;0為空白對照組(即不投加四環素、銅離子或其混合物)的比吸磷率.

Logistics方法是一種概率型非線性回歸方法,廣泛應用于污染物濃度-抑制效應曲線的擬合[32].由試驗測試的濃度-抑制效應的數據通過Logistics方程進行擬合可以獲得濃度-效應曲線隨時間的變化及相應的置信區間.不同濃度四環素、銅離子及其混合物在不同時間的濃度-抑制效應可以由以下Logistics方程來計算:

式中:為抑制效應,%;max為不同濃度下四環素、銅離子或其混合物對生物除磷微生物的最大抑制率,%;0為空白對照組抑制率,%;為該物質的潛在抑制能力常數;為四環素、銅離子或其混合物的濃度,mg/L;0為四環素或銅離子的半數有效濃度,記為EC50,mg/L.

為更好地研究混合物對微生物的抑制效應及相互作用關系,采用直接均分射線法構建了四環素與銅離子二元混合體系,設置3條不同濃度配比的混合物射線(Ratio1、Ratio2、Ratio3)(圖1).二元混合物的濃度配比如表2所示.再根據式(4)[33]計算稀釋因子:

式中:f為稀釋因子;CL為最低濃度,mg/L;CH為最高濃度,mg/L;n為CL和CL范圍內濃度梯度數量.在每條射線上設計9組濃度配比相同但濃度不同的混合物組合.

表2 四環素和銅離子二元混合物的濃度配比

1.5 二元混合物對微生物同時作用的相互關系分析

為了有效評價混合污染物在整個濃度-效應曲線上的相互作用關系及其隨時間的變化規律,采用濃度加和模型進行預測分析,得到加和模型預測的濃度-效應曲線.濃度加和模型定義為以下公式[34-36]:

式中:C表示混合物中產生某一效應%時組分的濃度,mg/L;EC,i表示混合物中第個化合物單獨存在時產生抑制效應%時的濃度,mg/L;為混合物中包含的組分數.

分析比較加和模型預測的濃度-效應曲線與試驗檢測的濃度-效應曲線之間的差異性判斷混合污染物同時作用微生物時的相互作用關系.如果試驗檢測的濃度-效應曲線位于模型預測的濃度-效應曲線之上,則為協同作用;如果試驗檢測的濃度-效應曲線位于模型預測的濃度-效應曲線之下,則為拮抗作用;如果試驗檢測的濃度-效應曲線位于模型預測的濃度-效應曲線的置信區間內,則為加和作用[37].

2 結果與分析

2.1 不同濃度四環素對生物除磷中微生物抑制效應隨時間的變化

采用Logistic方程,使用Origin9.0軟件對不同濃度及不同時間下四環素對生物除磷中微生物的抑制率進行擬合.由表3和圖2可知,不同濃度四環素對生物除磷中微生物抑制率的影響符合Logistic公式,相關性達到0.9909以上.

表3 四環素抑制微生物時的Logistic方程的參數

圖2 不同濃度四環素對生物除磷微生物的抑制效應隨時間的變化

從圖2可以看出,在不同濃度條件下,隨著反應時間的進行,四環素對生物除磷微生物濃度-抑制效應變化規律相似,抑制效應呈增長趨勢,表現出明顯的時間依賴性.當四環素濃度不高于0.1mg/L時,隨著反應時間的進行,抑制效應不明顯,抑制率最高為24.9%,說明低濃度四環素對生物除磷中微生物抑制效應較小;當四環素的濃度達到1.0mg/L及以上時,抑制效應明顯增強;當四環素濃度達到20.0mg/L時,抑制效應達到80%,說明高濃度四環素對生物除磷中微生物抑制作用較大,而且隨著濃度增加,四環素對生物除磷中微生物的抑制作用也逐漸增加.當四環素濃度相同時,隨著反應時間的增加,四環素對生物除磷微生物的抑制效應呈現逐漸增強的趨勢.

2.2 不同濃度銅離子對生物除磷中微生物抑制效應隨時間的變化

由圖3和表4可知,不同濃度銅離子對生物除磷中微生物的抑制效應的影響符合Logistic公式,相關性達到0.9966以上.

表4 銅離子抑制微生物時的Logistic方程的參數

圖3 不同濃度銅離子對生物除磷中微生物的抑制效應隨時間的變化

由圖3可以看出,在一定濃度條件下,隨著反應時間的進行,銅離子對生物除磷微生物濃度-抑制效應變化規律相似,抑制效應呈增長趨勢,表現出明顯的時間依賴性.當銅離子濃度為0.1～0.5mg/L時,抑制率為15%～22%,說明低濃度銅離子對生物除磷中微生物抑制作用較小;當銅離子濃度達到8.46mg/L時,抑制率達到50%;當銅離子濃度為40.0mg/L時,抑制率達到92%以上,說明高濃度銅離子對生物除磷中微生物抑制作用較大,而且隨著濃度的增加,銅離子對生物除磷中微生物的抑制效應也逐漸增強.當銅離子濃度相同時,隨著反應時間的增加,銅離子對生物除磷微生物的抑制效應逐漸增強.可見,銅離子與四環素對生物除磷中微生物的抑制效應具有類似的變化規律.

2.3 不同濃度配比二元混合物對生物除磷中微生物抑制效應隨時間的變化

由圖4可以看出,3種濃度配比四環素與銅離子的二元混合物對生物除磷中微生物的抑制效應均隨著反應時間的增加而逐漸增強,即具有時間依賴性.3種濃度配比的混合物對微生物的抑制效應隨濃度增加逐漸增強.同時,在混合物濃度相同的條件下,隨著反應時間的增加,混合物對微生物的抑制效應也逐漸增強.

2.4 不同濃度配比的二元混合物對生物除磷中微生物相互作用關系隨時間的變化

采用濃度加和模型分析3種濃度配比的二元混合物在整個濃度效應曲線上相互作用關系及其隨時間的變化規律.由圖5可知,當二元混合物濃度配比為Ratio1時,反應時間在48h之前,試驗檢測的濃度-效應曲線主要位于模型預測的濃度-效應曲線之下,說明二元混合物對微生物抑制效應主要表現為拮抗作用;當反應進行到48h時,試驗檢測的濃度-效應曲線位于模型預測的濃度-效應曲線的95%置信區間內,說明二元混合物對微生物抑制效應由拮抗作用過渡到加和作用;隨著反應時間持續進行直到達到84h時,試驗檢測的濃度-效應曲線位于模型預測的濃度-效應曲線之上,說明二元混合物對微生物抑制效應過渡為協同作用.

當二元混合物濃度配比為Ratio2時,與Ratio1略有不同,反應時間為36h之前,試驗檢測的濃度-效應曲線位于模型預測的濃度-效應曲線之下,則說明二元混合物對微生物抑制效應為拮抗作用;當反應時間達到36h時,試驗檢測的濃度-效應曲線位于模型預測的濃度-效應曲線的95%置信區間內,二元混合物對微生物抑制效應由拮抗作用轉變為加和作用;隨著反應時間增加,當達到72h時,試驗檢測的濃度-效應曲線位于模型預測的濃度-效應曲線之上,說明二元混合物對微生物抑制效應為協同作用.

當二元混合物濃度配比為Ratio3時,反應時間在60h之前,試驗檢測的濃度-效應曲線主要位于模型預測的濃度-效應曲線之下,說明二元混合物對微生物抑制效應主要是拮抗作用;反應時間60h以后,由模型預測的濃度-效應曲線逐步過渡到試驗檢測的濃度-效應曲線之下,說明二元混合物對微生物抑制效應主要是協同作用.

由圖5可知,濃度加和模型對3種濃度配比的二元混合物對微生物的作用效應的預測線均是隨著時間的增加而逐漸下移,說明二元混合物對微生物的作用關系隨著反應時間的延長均是由拮抗作用過渡為加和作用,最終轉變為協同作用.這主要是因為在反應初期四環素和銅離子同時投加到反應器時,四環素分子中酚羥基、酰胺基、二甲胺基等基團或電子供體與銅離子發生絡合反應[3],此時,二元混合物對微生物的作用相互關系表現為拮抗作用.但隨著反應時間的增加,四環素和銅離子之間的絡合反應逐漸降低或消失,二元混合物對微生物的作用相互關系逐漸過渡為加和作用和協同作用,但不同濃度配比的二元混合物對微生物的作用關系由拮抗作用過渡為加和作用及協同作用的時間略有不同.另外,不同濃度配比的二元混合物的相互作用關系明顯不同,在Ratio1、Ratio3體系中,銅離子或四環素所占的比例越高,拮抗作用越明顯;在Ratio2體系中,銅離子和四環素所占比例較接近,拮抗作用相對較弱,主要表現為加和作用和協同作用.

3 結論

3.1 單一四環素或銅離子對生物除磷中微生物的濃度-抑制效應隨時間的變化規律相似,即隨著濃度的增加,四環素或銅離子對生物除磷中微生物的抑制效應逐漸增加.當四環素或銅離子濃度相同時,隨著反應時間的增加,四環素對生物除磷微生物的抑制效應逐漸增強.

3.2 不同濃度配比的四環素與銅離子混合污染物對生物除磷中微生物的抑制效應具有明顯的時間依賴性.隨著反應時間的增加,不同濃度配比的混合污染物的抑制效應也隨之增加.在同一濃度配比條件下,隨著反應時間的增加,混合物對微生物的抑制效應也逐漸增加.

3.3 隨著反應時間的延長,不同濃度配比的二元混合物對微生物的作用關系均是由拮抗作用逐漸過渡為加和作用和協同作用.而且當二元混合物各組分所占比例差別較大時,拮抗作用更明顯.

[1] 秦麗婷,童 蕾,劉 慧,等.環境中磺胺類抗生素的生物降解及其抗性基因污染現狀 [J]. 環境化學, 2016,35(5):875-883. Qin L T, Tong L, Liu H, et al. Biodegradation of sulfonamides and the pollution characteristics of sulfonamide resistance genes in the environment [J]. Environmental Chemistry, 2016,35(5):875-883.

[2] Cao J Y, Xiong Z K, Lai B. Effect of initial pH on the tetracycline (TC) removal by zero-valent iron adsorption, oxidation and reduction [J]. Chemical Engineering Journal, 2018,343:492-499.

[3] 傅海霞,劉 怡,董志英,等.抗生素與重金屬復合污染的生態毒理效應研究進展 [J]. 環境工程, 2016,34(4):60-63. Fu H X, Liu Y, Dong Z Y, et al. Progress in research on ecological toxicity of combined pollution of antibiotics and metels [J]. Environmental Engineering, 2016,34(4):60-63.

[4] DíazCruz S, Barceló D. Occurrence and analysis of selected pharmaceuticals and metabolites as contaminants present in waste waters, sludge and sediments [J]. Water Pollution, 2004,5(1):227-260.

[5] Costanzo S D, Murby J, Bates J. Ecosystem response to antibiotics entering the aquatic environment [J]. Marine Pollution Bulletin, 2005,51(1):218-223.

[6] 張國棟,董文平,劉曉暉,等.我國水環境中抗生素賦存、歸趨及風險評估研究進展 [J]. 環境化學, 2018,37(7):1491-1500. Zhang G D, Dong W P, Liu X P, et al. Occurrence, fate and risk assessment of antibiotics in water environment of China [J]. Environmental Chemistry, 2018,37(7):1491-1500.

[7] Yi X Z, Tran N H , Yin T, et al. Removal of selected PPCPs, EDCs and antibiotic resistance genes in landfill leachate by a full-scale constructed wetlands system [J]. Water Research, 2017,121:46-60.

[8] Wu X, Cobbina S J, Mao G H, et al. A review of toxicity and mechanisms of individual and mixtures of heavy metals in the environment [J]. Environmental Science & Pollution Research International, 2016,23(9):8244-8259.

[9] 孟 娣,王 瀟,王賽賽,等.水體中典型重金屬和全氟化合物對水生生物的聯合毒性 [J]. 生態毒理學報, 2018,13(2):13-22. Meng D, Wang X, Wang S S, et al. Review on combined toxicity of typical heavy metals and perfluorinated compounds in water environment on aquatic organisms [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2018,13(2):13-22.

[10] Wang G S, Fowler B A. Roles of biomarkers in evaluating interactions among mixtures of lead, cadmium and arsenic [J]. Toxicology and Applied Pharmacology, 2008,233(1):92-99.

[11] 李侃竹,高 品,王 凱,等.污水中抗生素與重金屬對紅霉素抗藥性基因的選擇性效應 [J]. 中國環境科學, 2015,35(3):889-896. Li K Z, Gao P, Wang K, et al. Selective pressure of antibiotics and heavy metals on erythromycin resistance genes in wastewater [J]. China Environmental Science, 2015,35(3):889-896.

[12] 劉艷萍,劉鴻雁,吳龍華,等.貴陽市某蔬菜地養殖廢水污灌土壤重金屬、抗生素復合污染研究 [J]. 環境科學學報, 2017,37(3):1074- 1082. Liu Y P, Liu H Y, Wu L H, et al. Co-contamination of heavy metals and antibiotics in soils under husbandry wastewater irrigation in Guiyang City [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2017,37(3):1074- 1082.

[13] Zhou Y, Xu Y B, Xu J X, et al. Combined toxic effects of heavy metals and antibiotics on a pseudomonas fluorescens strain ZY2 isolated from swine wastewater [J]. International Journal of Molecular Science, 2015,16(2):2839-2850.

[14] Tran N H, Chen H J, Reinhard M, et al. Occurrence and removal of multiple classes of antibiotics and antimicrobial agents in biological wastewater treatment processes [J]. Water Research. 2016,104:461- 472.

[15] 張琳曉,那廣水,陸紫皓,等.快速評估近岸海洋水體與沉積物中與抗生素抗性水平的新方法 [J]. 生態毒理學報, 2017,12(1):155-162. Zhang L X, Na G S, Lu Z H, et al. A novel method for rapid assessment of antibiotic resistanceandin waters and sediments [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2017,12(1):155-162.

[16] Liu H, Yang Y K, Sun H F, et al. Fate of tetracycline in enhanced biological nutrient removal process [J]. Chemosphere, 2017,193:998- 1003.

[17] 馬曉川,費 浩.金屬配位在多肽與蛋白質研究中的應用 [J]. 化學進展, 2016,28(2):184-192. Ma X C, Fei H. The use of metal coordination in peptide and protein research [J]. Progress in Chemistry, 2016,28(2):184-192.

[18] Chen A, Chen Y, Ding C, et al. Effects of tetracycline on simultaneous biological wastewater nitrogen and phosphorus removal [J]. RSC Advances, 2015,5(73):59326-59334.

[19] Liu H, Yang Y K , Sun H F, et al. Effect of tetracycline on microbial community structure associated with enhanced biological N&P removal in sequencing batch reactor [J]. Bioresource Technology, 2018,256:414-420.

[20] Wang Y Y , Qin J, Zhou S, et al. Identification of the function of extracellular polymeric substances (EPS) in denitrifying phosphorus removal sludge in the presence of copper ion [J]. Water Research, 2015,73:252-264.

[21] Tsai Y P, Tzeng H F, Lin J W, et al. Verification of enzymes deterioration due to Cu(II) presence in an enhanced biological phosphorus removal system [J]. Chemosphere, 2013,91(5):602-607.

[22] 王學江,劉 免,王 鑫,等.銅離子對SBR工藝活性污泥毒性作用分析[J]. 同濟大學學報(自然科學版), 2012,40(10):1527-1531. Wang X J, Liu M, Wang X, et al. Assessment of copper toxicity to activated sludge in SBR process [J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2012,40(10):1527-1531.

[23] Chen Y F, Wang Q, Zhao S, et al. Removal of nutrients and emission of nitrous oxide during simultaneous nitrification, denitrification and phosphorus removal process with metal ions addition [J]. International Biodeterioration & Biodegradation, 2019,142:143-150.

[24] Tran N H, Reinhard M, Gin Y H. Occurrence and fate of emerging contaminants in municipal wastewater treatment plants from different geographical regions-a review [J]. Water Research, 2018,133:182- 207.

[25] 莫凌云,梁麗營,覃禮堂,等.定性與定量評估4種重金屬及2種農藥混合物對費氏弧菌的毒性相互作用 [J]. 生態毒理學報, 2018,13(1): 251-260. Mo L Y, Liang L Y, Qin L T, et al. Qualitative and quantitative assessment for the toxicity interaction of mixtures of four heavy metals and two pesticides on Vibrio fischeri [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2018,13(1):251-260.

[26] Dou R N, Liu S S, Mo L Y, et al. A novel direct equipartition ray design (EquRay) procedure for toxicity interaction between ionic liquid and dichlorvos [J]. Environmental Science & Pollution Research, 2011,18(5):734-742.

[27] Zhang J, Ding T T, Dong X Q, et al. Time-dependent and Pb- dependent antagonism and synergism towards Vibrio qinghaiensis sp.-Q67 within heavy metal mixtures [J]. Advanced Materials Research Advances, 2018,8(46):26089-26098.

[28] Zhang J, Liu S S, Dong X Q, et al. Predictability of the time-dependent toxicities of aminoglycoside antibiotic mixtures to Vibrio qinghaiensis sp.-Q67 [J]. Advanced Materials Research Advances, 2015,5(129):107076-107082.

[29] Huo X C, Liu S S, Wang M C. Mixture toxicity of copper and selected organophosphorus pesticides to vibrio qinghaiensis sp.-Q67 [J]. Advanced Materials Research Advances, 2013,610:785-789.

[30] 馬 娟,周 猛,俞小軍,等.抗生素在污水生物脫氮除磷中的抑制效應 [J]. 中國抗生素雜志, 2019,44(2):179-185. Ma J, Zhou M, Yu X J, et al. Inhibitory effects of antibiotics on biological nitrogen and phosphorus removal in wastewater treatment [J]. Chinese Journal of Antibiotics, 2019,44(2):179-185.

[31] Nys C, Regenmortel V R, Janssen C R, et al. A framework for ecological risk assessment of metal mixtures in aquatic systems [J]. Environmental Toxicology Chemistry, 2018,37(3):623-642.

[32] Abbondanzi F, Cachada A, Campisi T, et al. Optimisation of a microbial bioassay for contaminated soil monitoring: bacterial inoculum standardisation and comparison with Microtox assay [J]. Chemosphere, 2003,53(8):889-897.

[33] 陶夢婷,張 瑾,姜 慧,等.3種農藥對青?；【鶴67的聯合毒性作用特征 [J]. 環境科學與技術, 2019,42(6):12-20. Tao M T, Zhang J, Jiang H, et al. Combined toxicity characteristics of three pesticides to Vibrio qinghaiensis sp.-Q67 [J]. Environmental Science & Technology, 2019,42(6):12-20.

[34] Zhang R J, Zhang G, Tang J H, et al. Levels spatial distribution and sources of selected antibiotics in the East River (Dongjiang), South China [J]. Aquat Ecosyst Health Manag, 2012,15(2):210-218.

[35] Jiang L, Hu X L, Yin D Q, et al. Occurrence, distribution and seasonal variation of antibiotics in the Huangpu River, Shanghai, China [J]. Chemosphere, 2011,82(6):822-828.

[36] Sousa J C G, Ribeiro A R, Barbosa M O, et al. A review on environmental monitoring of water organic pollutants identified by EU guidelines [J]. Journal of Hazardous Materials, 2018,344:146-162.

[37] 徐小慶,郭 璞,王曉靜,等.濃度加和模型與獨立作用模型在化學混合物聯合毒性預測方面的研究進展 [J]. 動物醫學進展, 2020, 41(4):91-94. Xu X Q, Guo P, Wang X J, et al. Progress on CA and IA models in combined toxicity prediction of chemical mixtures [J]. Progress in Veterinary Medicine, 2020,41(4):91-94.

Action effects of tetracycline and copper ion on the microorganisms during biological phosphorus removal.

ZHANG Hua, JIANG Wei, LIU Ya-li, WANG Jin-hua, HUANG Jian*, TAO Hai-tao, CAO Xue-feng, FANG Nan

(School of Environment and Energy Engineering, Anhui Jianzhu University, Anhui Provincial Key Laboratory of Environmental Pollution Control and Resource Reuse, Hefei 230601, China)., 2021,41(5)：2211～2218

This paper focused on the specific phosphorus absorption rate to characterize the combined effect of tetracycline and copper ion binary mixtures on the biological phosphorus removal by microorganisms. Three mixtures with different concentration ratios (ratio 1, ratio 2, ratio 3) were designed by the linear average ray method. The relationship curves between the concentration and the action effect were obtained by fitting the experimental data with logistic equations. The combined effects of mixtures on the phosphorus removal microorganisms were analyzed by the concentration addition model. The results showed that the inhibition effect of mixtures on phosphorus removal microorganisms increased gradually with time. The concentration addition model revealed that the combined effect of mixtures with different ratios on the microorganisms gradually changed from antagonistic effect to additive effect and synergistic effect as the treatment time increased. However, there were obvious differences in the composition of these effects. In ratio1and ratio3, there were significant differences in the proportions of each effect, and the antagonistic effect was obvious. However, the antagonistic effect was relatively weak in ratio2 where each effect had similar proportions.

biological phosphorus removal；tetracycline；copper ion；combined action；inhibitory effect

X703

A

1000-6923(2021)05-2211-08

張 華(1978-),女,安徽界首人,教授,博士,主要從事水處理理論與技術研究.發表論文30余篇.

2020-09-19

安徽省自然科學基金面上項目(1808085MB34, 1908085ME142);安徽省高校省級自然科學研究重大項目(KJ2019ZD52);安徽建筑大學引進人才及博士啟動(2018QD20)

* 責任作者, 教授, huangjianpaper@163.com