抗生素广泛应用于人类与动物的疾病防治、畜禽饲料添加剂等方面,但其在动物体内的代谢率较低,大多以原药或初级代谢产物的形式随着排泄物排出。而污水处理厂对抗生素的去除能力有限,导致大量抗生素随污水排入自然环境,这些抗生素会通过农作物吸收和富集进入食物链,对动物和人类构成巨大威胁。甲烷氧化菌能以甲烷作为唯一的能源和碳源,在氧化甲烷的过程中会产生甲烷单加氧酶（MMO）,MMO是一种高度非特异性酶,能够促进多种难降解有机物的转化,使甲烷氧化菌在环境污染控制中具有潜在应用价值。本研究选择三种典型抗生素磺胺间甲氧嘧啶（SMM）、氧氟沙星（OFL）和四环素（TC）,构建甲烷氧化菌共代谢系统,实现典型抗生素的有效降解,通过红外光谱和三维荧光光谱分析进出水中污染物组分的变化,并采用宏基因组技术分析系统中微生物群落结构,识别系统中的功能微生物,分析系统中的主要代谢途径,探讨甲烷氧化菌共代谢降解抗生素的微生物作用机理。研究得出的主要结论如下:（1）采用间歇式生物膜反应器构建甲烷氧化菌共代谢系统,确定系统对抗生素处理效能最佳的Cu2+浓度为0.5μmo L·L-1。（2）甲烷氧化菌共代谢系统对SMM、OFL和TC均具有90%以上的去除率,生物膜中检出的SMM、OFL和TC浓度分别为0.155 mg·L-1、2.78 mg·L-1和0.004mg·L-1。说明系统对各抗生素的去除主要靠生物降解作用,吸附作用有限。此外,系统对各氮污染物的去除率均在90%以上。（3）红外光谱结果显示,甲烷在系统中可能被氧化为醇类物质,SMM的中间产物可能有酚类、砜类、烷烃类、芳香族类及羰基化合物等物质;OFL的中间产物可能有芳香酸酯类、芳香族类和酮类化合物等;TC的产物中可能含有脂肪族化合物、酚类物质和芳香族化合物。三维荧光结果显示,共代谢系统中大量有机物被降解,微生物代谢产生大量类富里酸,Ⅴ区类糖化蛋白质物被累积。（4）微生物NR物种注释显示,各阶段系统中同时存在甲烷氧化菌、亚硝化菌、硝化菌及反硝化菌。Methylibium可能是系统中降解SMM的最主要的甲烷氧化菌。Methylibium、Methylotenera和Methylocystis可能是系统中降解OFL的最主要的甲烷氧化菌。Methylibium和Methylocystis可能是系统中降解TC的最主要的甲烷氧化菌。（5）宏基因组KEGG Pathway注释结果显示各系统中的主要代谢功能均为Metabolism,代谢功能Level 3层级检出甲烷代谢（Methane metabolism）和氮代谢（Nitrogen metabolism）是各阶段系统中的主要代谢通路。（6）宏基因组Module/Enzyme/KO注释结合微生物群落多样性发现,SMM共代谢系统中Methylibium、Methylobacter和Methylosarcina主要参与Ru MP循环,Methylocystis主要负责Serine循环;OFL共代谢系统中实现Ru MP循环的主要甲烷氧化菌是Methylibium、unclassified＿f＿＿Methylococcaceae和Methylocaldum等,Serine循环在OFL共代谢系统中主要由Methylocystis完成;TC共代谢系统中主要由Methylibium、unclassified＿f＿＿Methylococcaceae和Methylotetracoccus利用Ru MP循环途径来实现甲醛同化的,甲烷的氧化过程在TC共代谢系统中更大程度上是由Methylocystis负责的Serine循环完成。所构建的系统中的甲烷氧化功能主要由甲烷氧化菌实现,脱氮功能实现的有硝化反硝化过程、甲烷氧化菌耦合反硝化过程和甲烷氧化菌独立脱氮过程。