文献综述（或调研报告）：
NPs对污水处理的影响以及污水处理中的群体感应现象
摘要：纳米颗粒（Nanoparticles，NPs）因其独特的物化性质被广泛运用于生产和生活中，NPs可通过污水管网进入污水处理设施中，给污水厂的稳定运行带来风险。群体感应（Quorum sensing, QS）是一种依赖于群体密度的细胞间通信系统。QS广泛存在于活性污泥、生物膜和颗粒污泥等污水处理生物集合体中，被认为是环境领域最有前景的调节方法。因此，了解和认识NPs对污水处理系统的影响以及QS对微生物群体的调控作用对于深刻理解污水处理和探索QS在微生物集合体抗胁迫中的应用具有重要意义。本文综述了NPs对污水生物处理系统的毒性效应及其机制、QS理论和QS在污水处理系统中的调控作用，并对将来的研究方向进行了展望。
关键词：纳米颗粒；污水处理；毒性效应；群体感应；调控机制
纳米颗粒（Nanoparticles，NPs）是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内（1-100nm）的材料。NPs因其独特的物化性质（如表面性质、尺寸效应、量子隧道效应等）在医疗、微电子、食品、化妆品等行业得到广泛应用。NPs在生产、运输、应用、处理处置过程中，通过污水处理排放、地表径流、废物焚烧烟气排放等途径释放到水、大气环境中，经过一系列迁移转化（团聚、沉降、生物吸附、生物吸收富集等）对生物产生毒性。污水处理厂作为NPs的重要环境归趋之一，不可避免地会受到NPs的影响，特别是污水处理系统的生物处理单元[1]。因此，NPs对生物处理系统的毒性效应和影响机制已经逐渐成为废水处理领域的研究热点。然而，污水处理系统中的微生物并非是彼此孤立的，细菌细胞之间同样交流通信和调节协作。20世纪70年代在海洋费氏弧菌发光现象中发现了细胞之间的交流现象[2]，这种依赖于细胞密度的细胞间通信行为后来被命名为群体感应(Quorum sensing, QS)。根据群体感应理论，微生物群落在受到外界环境刺激时，细胞会自发产生某种化学信号分子并向胞外环境释放。信号分子的浓度随着群体密度的增加而增加，细菌通过感知信号分子的浓度来监测种群密度。当信号分子的浓度由于群体密度的增长而达到临界阈值时才可与其对应受体结合，调控相关基因的表达，从而调节细菌生理行为、细菌群落生态关系和种群结构。在群体感应理论出现后，越来越多关于群体感应调控菌群生理行为的研究报道开始涌现，如QS可调节生物膜的形成、毒力表达、胞外多糖产生等[3]。群体感应理论的提出为研究纳米颗粒对污水处理系统的环境效应及其机理提供了新思路。本综述立足于环境科学领域，探讨了NPs对生物处理系统的胁迫作用和机理，以及QS在污水处理中的存在、作用和潜在应用。
1.NPs对污水处理系统的影响
1.1.NPs在污水处理系统中的浓度及行为
世界范围内的调查显示，污水处理厂原水中的纳米材料浓度可达到mg/L级别，而出水中纳米材料浓度通常低于ug/L[4]。大量研究显示污水处理厂可去除90%以上的NPs，其中绝大部分通过吸附、生物摄取等被截留在生物处理系统中[5]，只有极少部分NPs被尾水裹挟带走。NPs进入生物处理系统后，其迁移和归趋主要有以下几种：溶解，产生相应的金属离子；纳米颗粒发生团聚，粒径增大，不再处于纳米尺度范围，最后发生重力沉降；吸附于细胞表面或摄取至细胞内部，对微生物生命活动产生影响[6]。NPs溶出离子或被细胞吸附、吸收均会对生物处理系统产生一定的毒害作用，导致污水生物处理系统的微生物群落结构和生理生化特征发生改变，脱氮除磷效率等功能菌活性降低，进而抑制有机物和氮磷的去除性能，降低出水水质。
1.2.NPs对污水生物处理系统的影响
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