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抗生素使用量的日益增加已经造成了严重的环境污染，由于抗生素的选择压力，环境中会产生抗生素抗性细菌(Antibiotic resistant bacteria，ARB)和抗性基因(Antibiotic resistance genes，ARGs)，给环境生态系统带来潜在的安全隐患。
活性污泥中抗生素可以通过共代谢和代谢的方式进行生物降解。然而，微生物群落(如自养菌和异养菌)与抗生素降解和抗生素抗性基因转移之间的关系尚不明确。不同的研究中报道了抗生素去除效果不一致的现象，这可能是由于抗生素降解阈值的存在，然而并没有对这一问题深入的机理探究。因此本研究考察了典型抗生素磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole，SMX)及相关ARGs在不同污泥体系中的降解途径，包括好氧污泥、混合污泥和硝化污泥。并借助硝化污泥反应器进一步探究了微生物对抗生素的降解阈值及降解通路的机理。本文主要结论包括:
(1)高浓度SMX刺激激活降解途径后，三种污泥系统均能有效去除SMX，但由于NH4+-N与SMX的竞争，NH4+-N去除率略有下降。异养菌在SMX的生物降解中也发挥了重要作用，特别是在好氧污泥中。而好氧氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria，AOB)的降解速率更快，约为异养菌的6倍。随着SMX浓度的增加，好氧污泥中由于功能性异养菌的富集，amoA基因和AOB相对丰度降低，而硝化污泥中由于AOB在去除SMX方面的优势，amoA基因和AOB相对丰度增加。微生物群落分析表明，SMX压力下选择的功能菌增加了SMX的去除和对抗生素的耐药性。携带ARGs的SMX降解菌可增强对SMX生物毒性的抗性，维持系统性能。
(2)SMX在硝化污泥中降解阈值浓度范围为0.2～0.5mg/L。EPS可以保护微生物免受低浓度SMX的毒害作用，当SMX浓度达到阈值后，EPS由于SMX的毒害导致浓度下降，反而促进了SMX的降解。AHLs介导的群体感应(Quorum sensing，QS)在SMX的降解过程中变化明显。QS的活跃是SMX降解通路激活的重要因素。Nitrosomonaseuropaea是反应器中的绝对优势种，其可以氧化各种碳氢化合物的能力在SMX共代谢降解过程中起到重要作用。抗生素的选择压力导致ARGs增殖并促进了ARGs的水平转移。
本文为揭示抗生素降解过程中ARGs的增殖机制提供了基础支持，为抗生素废水处理和ARGs控制提供了有益的指导。
活性污泥中抗生素可以通过共代谢和代谢的方式进行生物降解。然而，微生物群落(如自养菌和异养菌)与抗生素降解和抗生素抗性基因转移之间的关系尚不明确。不同的研究中报道了抗生素去除效果不一致的现象，这可能是由于抗生素降解阈值的存在，然而并没有对这一问题深入的机理探究。因此本研究考察了典型抗生素磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole，SMX)及相关ARGs在不同污泥体系中的降解途径，包括好氧污泥、混合污泥和硝化污泥。并借助硝化污泥反应器进一步探究了微生物对抗生素的降解阈值及降解通路的机理。本文主要结论包括:
(1)高浓度SMX刺激激活降解途径后，三种污泥系统均能有效去除SMX，但由于NH4+-N与SMX的竞争，NH4+-N去除率略有下降。异养菌在SMX的生物降解中也发挥了重要作用，特别是在好氧污泥中。而好氧氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria，AOB)的降解速率更快，约为异养菌的6倍。随着SMX浓度的增加，好氧污泥中由于功能性异养菌的富集，amoA基因和AOB相对丰度降低，而硝化污泥中由于AOB在去除SMX方面的优势，amoA基因和AOB相对丰度增加。微生物群落分析表明，SMX压力下选择的功能菌增加了SMX的去除和对抗生素的耐药性。携带ARGs的SMX降解菌可增强对SMX生物毒性的抗性，维持系统性能。
(2)SMX在硝化污泥中降解阈值浓度范围为0.2～0.5mg/L。EPS可以保护微生物免受低浓度SMX的毒害作用，当SMX浓度达到阈值后，EPS由于SMX的毒害导致浓度下降，反而促进了SMX的降解。AHLs介导的群体感应(Quorum sensing，QS)在SMX的降解过程中变化明显。QS的活跃是SMX降解通路激活的重要因素。Nitrosomonaseuropaea是反应器中的绝对优势种，其可以氧化各种碳氢化合物的能力在SMX共代谢降解过程中起到重要作用。抗生素的选择压力导致ARGs增殖并促进了ARGs的水平转移。
本文为揭示抗生素降解过程中ARGs的增殖机制提供了基础支持，为抗生素废水处理和ARGs控制提供了有益的指导。