上海師范大學張永明教授團隊與美國工程院院士，亞利桑那州立大學環境生物技術中心主任Bruce E. Rittmann教授合作在市政污水處理領域研究取得重要進展，發現經過生物馴化后的硝化污泥對有毒污染物2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)具有“記憶力”，且該“記憶力”可以“遺傳”至后續生長出的硝化污泥。
 
研究成果以 “硝化生物質能夠持續適應2,4,6-三氯酚 (Nitrifying biomass can retain its acclimation to 2,4,6-trichlorophenol)”為題，于2020年8月13日在線發表在《水研究》(Water Research)雜志上。

目前我國擁有約6000座城市生活污水處理廠，其中相當大一部分污水處理廠在日常污水處理過程中要接納一部分工業廢水進行處理。
 
通常情況下，工業廢水需要進行一定程度的預處理后才能納入市政管網進入城市污水處理廠的污水處理系統。
 
但在實際運行過程中，因工業廢水處理系統出現故障或是設備泄露等意外情況，一些有毒工業廢水會直接進入到城市污水處理系統，導致城市污水處理效率急劇下降甚至崩潰。
 
其中，硝化污泥對有毒污染物極為敏感，很容易導致其活性的急劇下降甚至失活，進而造成重大的水處理事故。目前城市污水處理廠的主要任務是脫氮除磷，其中硝化污泥的泥齡較長，難以在短時間內使其恢復。
 
此外，正常情況下未經預處理的工業廢水直接排入到城市污水處理系統并非頻繁發生。
 
因此，所馴化的硝化污泥在一定時期沒有遭遇有毒工業廢水后再次突遇有毒廢水時，該硝化污泥尤其是新生的硝化污泥是否仍能保持其抵御毒性的功能亦是人們關心的問題。
 
本研究發現，間隔2個月后再次遇到2,4,6-TCP時，所馴化的硝化污泥仍可以同時有效地降解2,4,6-TCP和進行硝化反應。
 
在上述研究的基礎上，課題組首次在國際上提出了硝化污泥具有“記憶力”的概念，同時發現該“記憶力可以“遺傳”。
 
通過高通量測序，分析了具有“記憶力”硝化污泥的微生物群落分布，從分子生物學的角度解析了該“記憶力”的相關機理。
 
此前，該團隊曾發現經過馴化的硝化污泥對苯酚也具有類似的“記憶力”(Science of the Total Environment, 2019:133622)，這些基礎工作開辟了一個全新的研究領域，即如何定向馴化能抵御有毒工業廢水并保持其生物活性的硝化污泥，以及該污泥間隔一定時間后，在突遇有毒有害污染物侵入時，是否仍能保持其對污染物的“記憶力”，及其相關機理和作用機制等方面的研究。
 
因此該研究對于城市污水處理廠應對突發事故，避免活性污泥系統癱瘓具有重要的理論和現實意義。
 

普通和馴化硝化污泥以及第5代硝化污泥同時降解TCP和氨氮的對比
（來源：中國給水排水   上海師范大學張永明教授 供稿）