近年来,随着社会经济的不断发展,人们越来越多的使用纳米粒子及抗生素以满足生产生活需要,而大量含纳米粒子及抗生素的废水随着城市排水管网一起汇聚到市政污水处理厂中。活性污泥法是目前在污水处理厂中普遍使用的一种处理工艺,当纳米粒子和抗生素聚集在活性污泥表面并随大量剩余污泥排出,不可避免地会对环境造成风险。污泥厌氧消化作为一种常见的污泥处理方式,当纳米粒子及抗生素同时存在时,它们之间对消化过程的复合作用机理仍待研究。本研究首先依据文献中报道的纳米粒子和抗生素实际污染水平,进行单一污染物胁迫实验,确定复合污染胁迫实验的污染物组合及其浓度。复合污染胁迫实验中,分别比较纳米ZnO与碳纳米粒子或抗生素、纳米ZnO与不同类抗生素之间的相互作用关系。本研究分别从污泥厌氧消化过程中代谢水平（碳水化合物、蛋白质、挥发性脂肪酸）、微生物群落水平（细菌、古菌）及污染物间复合作用（金属溶出、络合平衡）方面,解析了金属氧化物纳米粒子及抗生素复合污染对厌氧消化过程的作用机理。研究发现,纳米ZnO与抗生素复合后,毒性呈现协同效应,且纳米ZnO与环丙沙星的复合效果最为明显;纳米ZnO与诺氟沙星、磺胺二甲嘧啶的复合协同作用次之;C₆₀的加入则没有显示出复合效果。在短期内,复合污染物主要通过抑制蛋白质和碳水化合物的降解,特别是纳米ZnO与环丙沙星的复合对于碳水化合物的抑制率高达78.1%,从而降低挥发性脂肪酸的含量来影响产甲烷过程,同时复合污染胁迫下抗生素的存在加剧了Zn²⁺从纳米ZnO中的释放。通过对长期实验后的污泥样品进行高通量测序发现,对于细菌群落,复合污染物主要影响与水解酸化相关的功能菌,而在古菌群落中,复合污染物则主要抑制了乙酸产甲烷菌的正常代谢活动。