抗生素的大量使用导致其在生活污水中广泛存在，会对污水处理系统中的微生物产生影响。在研究这种影响的特征时，人们往往遇到常规手段（如摇瓶或小试）费时费力且信息量较少的困境。微流控技术能实现并行测试、原位实时观察、单细胞追踪等功能，且样品量少，省时省力，有利于上述问题的研究。因此，本研究建立了适合研究环境微生物的微流控芯片系统，实现了单细胞跟踪、原位实时观测、梯度并行实验等功能；将其应用于抗生素对细菌的抑制、细菌耐药性及细菌对抗生素降解的研究，获得了比常规方法更多的信息（如细菌形态变化、细菌个体差异等），并发现了细菌在抗生素作用下的“新行为”。论文首先采用孔板实验方法，获取了13种抗生素对8种纯菌及活性污泥混合菌的生长抑制曲线，发现喹喏酮类对大部分细菌的抑制能力强，半数抑制浓度（IC50）低于1mg/L；磺胺类最弱，IC50大于100mg/L；活性污泥混合菌具有很强的耐药性。然后开展了微流控平台的研究，设计及优化了微流控双通道芯片，用于抗生素对细菌的抑制过程研究。采用大肠杆菌及阿莫西林验证了芯片的可靠性，实时观察了单个细菌的形态变化特征。芯片可快速培养氨氧化菌，比生长速率（1.2d-1）远高于摇瓶实验（0.088d-1），可在四天内获取阿莫西林对氨氧化菌的抑制曲线。第三，利用微流控芯片技术开展了细菌耐药性的研究。基于对芯片上单个大肠杆菌的数量及形态变化的分析，首次观察到细菌的“机会耐药性”行为。在IC50浓度附近，正常细菌由于邻近破裂细菌释放的细胞质的存在而快速生长，其生长速率与培养基条件下相近，表现出与“耐药性”相似的行为。氨氧化菌的耐药实验发现，氨氧化菌在抑制浓度的阿莫西林下暴露三天后仍有细菌存活，恢复培养基培养后能复苏生长。最后，采用微流控芯片研究了抗生素的降解特征。利用微流控单通道芯片作为“微反应器”，确认了硝化菌对抗生素降解的贡献，并观察到了纯种氨氧化菌降解抗生素的行为。活性污泥混合菌群可以完全降解低浓度阿莫西林（进水均值0.35mg/L），能够通过共基质代谢去除70%的四环素（进水均值0.8mg/L）；活性污泥中的硝化菌对阿莫西林的降解起到促进作用。纯种氨氧化菌可降解阿莫西林和四环素，降解率分别为70%及25%左右，具体的降解途径还需进一步研究。