磺胺甲恶唑(SMX)作为一类典型的磺胺类抗生素,它可以中断细菌合成,从而达到抑制细菌生长的作用,萘普生(NPX)属于多环非甾体抗炎药,这类药物未被人体代谢的部分直接以母体的形式释放到环境中。这两类药物由于被过度使用,现已成为地表水和饮用水中最常见的药物类污染物,传统的污水处理方法无法有效去除水中残留药物,当环境中出现多种污染物并存时,可能会造成交叉污染,导致毒性放大等后果。微生物电化学技术(Microbial Electrochemical Technology,MET)是生物电化学系统中一项重要技术,它保留了生物法降解污染物对环境友好等优点,对于环境中众多难处理污染物具有明显的成效。本研究基于MET探究其对SMX和NPX两种污染物同时存在情况下的去除可行性,并对不同环境因子影响下的生物膜和出水微生物群落及抗性基因变化进行了系统的研究。主要工作如下:(1)通过一定时间的驯化之后,MET对SMX和NPX混合污染物具有良好的去除效果。在不同的污染物浓度下,利用MET对SMX和NPX的去除率分别达90%和85%以上;而当改变NaCl含量时,MET对这两种目标污染物也有不同程度的去除。并监测到反应器运行过程中能保持600 mV的最大输出电压,同时通过ATP试剂盒和SEM等手段对反应器中微生物活性进行表征发现阳极微生物具有良好的代谢活性。另外,采用UPLC-MS/MS对SMX和NPX降解的中间产物进行鉴定,发现利用MET能够实现SMX和NPX的深度矿化,且中间产物的毒性较小,证实MET在不同污染物浓度和不同盐度体系下对于SMX和NPX共存污染物去除的可行性。(2)采用高通量测序技术分别对浓度组和盐度组的生物膜和出水微生物群落结构组成进行分析,发现在浓度实验组中,Eubacterium、Pseudomonas、Acidovorax及Dokdonella在阳极上显著富集,经分析这几类菌在SMX和NPX的降解转化中有一定的优势,并且这些优势菌在生物膜上的量高于出水,说明生物膜在MET去除SMX和NPX复合污染过程中起主导作用;而在盐度实验组中Xanthobacter、Achromobacter、Pandoraea、Dysgonomonas、Bacteroides、Eubacterium等菌属能克服高盐环境,适应SMX和NPX复合污染物环境对其中的SMX和NPX的降解起主要作用,正是由于这些功能菌属的显著富集才使得MET对于SMX和NPX具有如此明显的去除效果。通过这些实验可以分析出在不同环境因子作用下能够生物降解SMX和NPX的功能菌群,为生物修复工作提供了理论参考。(3)基于上述体系,我们采用实时荧光定量PCR技术来评估样本中的抗性基因,总共检测出5种抗性基因(16S rRNA、intI1、tetA、sulI、sulII)。在不同浓度处理组,生物膜样本中的抗性基因(除tetA外)含量高于出水,说明在利用MET处理复合药物废水过程中,生物膜是出水抗性基因的主要来源,但污染物的浓度变化并没有对出水抗性基因的变化呈现出明显的衰减或者增加的规律。对于盐度处理组而言,出水的总抗性基因在0.5%-3%盐度下明显下降,在3%盐度下出水抗性基因绝对丰度最低,说明适当的盐含量可能是有效降低出水抗性基因丰度的办法之一。另外,本实验体系中出水intI1呈现出减弱的趋势,这说明采取MET去除含抗生素的药物废水会有效阻断抗性基因的水平转移,这也使环境中抗性基因污染和转移的风险大大降低。除此之外,通过相关性分析发现抗性基因的动态变化与其潜在宿主息息相关,或成正相关,或呈负相关。基于这些结果,对MET的生物安全性进行了评估,也为实际抗性基因的动态流向和去除提供了思路。