抗生素因其良好的生长促进作用和抑菌作用,被广泛应用于医疗、畜牧业等领域,其大量使用也导致了在环境中较高的检出率和检出含量。生物除磷是污水处理厂去除磷的主要方法,处理过程中有多种微生物参与。然而抗生素的生物毒性会对微生物活性产生抑制作用,从而降低污水处理效果。目前,全面系统性地研究抗生素对生物除磷中微生物胞内物质以及微生物群落影响较少。因此,探究土霉素对生物除磷中微生物胞内物质和微生物群落的影响及其作用机制具有重要意义。本试验采用化学方法测量胞内物质含量以及功能酶活性,分子对接技术研究土霉素和功能酶的相互作用,高通量测序技术分析不同浓度土霉素对生物除磷中微生物群落的影响,基于京都基因与基因组百科全书数据库预测功能酶和功能基因丰度。该研究主要结论如下:（1）采用序批式活性污泥反应器研究不同浓度土霉素对生物除磷系统的影响。研究表明,投加不同浓度土霉素后,各反应器出水正磷酸盐和COD浓度逐渐升高,去除率从逐渐降低,并且土霉素浓度越高影响越显著,反应器内正磷酸盐和COD的去除效果越差。（2）采用化学方法研究不同浓度土霉素对生物除磷系统典型周期内COD含量、磷酸盐含量、胞内聚合物含量、功能酶活变化的影响。研究表明,投加不同浓度土霉素后,典型周期内COD消耗和磷酸盐去除均受到严重抑制,PHB的最大合成量和poly-P最大降解量随着土霉素浓度的升高逐渐降低,糖原的最大降解量随着土霉素浓度的升高而逐渐升高。好氧阶段,PHB的最大降解量、poly-P最大合成量受土霉素影响较小,糖原的最大合成量逐渐上升。（3）采用分子对接技术研究土霉素和PPK及PPX的相互作用。研究表明,土霉素和PPX及PPK蛋白结合能分别为-7.4和-7.9 kcal/mol,主要作用力分别为氢键、范德华力以及疏水相互作用Pi-Pi键。土霉素与PPX和PPK活性位点氨基酸残基His378及Arg405形成范德华力,是引起酶活性下降的主要原因。（4）采用高通量测序技术研究不同浓度土霉素对生物除磷系统微生物群落的影响。物种组成结果表明,随着土霉素浓度的增加,反应器内微生物数目呈下降趋势;门水平上Proteobacteria相对丰度逐渐下降,Bacteroides相对丰度逐渐上升,属水平上Acinetobacter、Dechloromona和Candidatus＿Accumulibacter的相对丰度逐渐下降,Candidatus＿Competibacter相对丰度逐渐上升。微生物Alpha多样性结果分析表明,随着土霉素浓度的增加,微生物多样性指数总体呈降低趋势。微生物Beta多样性结果分析表明,土霉素浓度为0 mg/L和1 mg/L具有较高的物种相似性,土霉素浓度为5 mg/L和10 mg/L具有较高的物种相似性。（5）采用冗余分析法研究微生物物种和环境因子间相互关系。研究表明,土霉素与Candidatus＿Accumulibacter、Acinetobacter和Dechloromona之间呈现负相关,与Candidatus＿Competibacter、Zoogloea呈现正相关;土霉素、COD及PO43--两两之间皆呈正相关。（6）采用PICRUSt2预测微生物群落功能。研究表明,一级代谢通路中丰度最高的是Metabolism,二级代谢通路中丰度最高的依次是Amino acid biosynthesis、Carbohydrate metabolism和Energy metabolism。功能酶柱状图表明参与poly-P代谢、PHA代谢以及能量代谢功能酶的丰度随着土霉素浓度的升高逐渐降低,HMP和ED途径功能酶丰度变化较小,EMP和TCA循环途径中的功能酶丰度上升,糖异生途径的功能酶丰度上升;功能基因热图表明参与poly-P代谢、PHA代谢以及能量代谢中的功能基因ppk、ppx、Pst A、pst B、pst C、pst S、Pho R、Pho P、Pho B、pha C以及adk相对丰度随着土霉素浓度的升高逐渐降低,HMP和ED途径功能基因edd和zwf相对丰度变化较小,EMP途径中的功能基因pfk、pyk、gap A、pgi、fba A、pgk、eno以及TCA途径中的功能基因glt A、icd、suc B、mdh、sdh A、ace A相对丰度较低浓度土霉素高,糖异生途径的功能基因pcca、fbp相对丰度上升。该试验全面系统性地分析了污水中土霉素对生物除磷微生物胞内物质及微生物群落的影响,为污水中土霉素的去除以及科学评价其生物有害性提供了重要数据参考。图[33]表[16]参[161]