由于氟喹诺酮类抗生素(FQs)广泛使用,大量残留的FQs通过各种途径进入环境中造成一定的污染。长期微量FQs存在能诱导微生物产生耐药性,甚至是产生抗性基因(ARGs),威胁正常的生态平衡,引起人们的关注。研究表明,大量的FQs及其ARGs在污水处理厂聚集,甚至在污水厂出水中均被检测到。关于污水厂FQs和ARGs的检测以及去除效果的研究日益增多。生物膜法也是一种高效的污水处理工艺,生物膜其独特的结构组成能够较好的去除污染物。然而,研究微量环丙沙星对曝气生物滤池(BAF)生物膜成分组成及其抗性基因的演变影响机理尚未明确。因此,本文以BAF生物膜作为研究对象,探索研究长期微量环丙沙星(CIP)作用下,BAF生物膜中不同层次胞外聚合物(EPS)成分变化,以及生物膜胞内胞外ARGs的演变情况,并分析EPS、CIP-ARGs、int I1以及CIP四者之间的相关性。(1)通过SEM电镜图可以观察到生物膜周边分布大量的EPS。为确定生物膜EPS提取的最佳方法,采用去离子水作为提取液,对比考察了8种方法对生物膜EPS提取效率及其组分含量的影响。结果表明,热提法(60oC)对生物膜紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)提取效率最高,提取量可达132.0 mg/g VSS,且对细胞破坏程度最小,DNA含量约占TB-EPS总量的7.0%,表明热提法为生物膜EPS提取的有效方法。此外,UV-vis光谱分析结果进一步证实,热提法在生物膜EPS提取过程中对细胞的破坏程度最轻。FT-IR光谱表明,采用化学法提取的EPS受到化学试剂的污染。(2)探讨分析不同CIP浓度对BAF中生物膜的EPS的含量变化的影响。结果表明,投加CIP后,BAF系统COD、NH4+-N等污染物去除效率都有不同程度下降,经过一段时间适应后,去除率趋于稳定。由化学分析结合EEM图可知,总的EPS中TB-EPS含量最大,蛋白质为EPS的主要成分。受不同浓度CIP的影响,BAF生物膜的EPS含量变化明显。随着CIP浓度的增加,生物膜中的蛋白质的也相应增加,这可能是生物膜微生物的毒性对CIP的一种应激反应。结合平行因子分析6组TB-EPS的EEM谱图,可以确定1种类蛋白类物质组分C1、2种类腐殖质荧光组分C2、C3。相关性分析结果表明,CIP与组件C1的荧光强度Fmax值、蛋白质含量显著相关,而在UV254、DOC、腐殖酸与C3的荧光强度Fmax值相关性较强。因此,荧光组分强度,可以在一定程度上作为蛋白质,腐殖酸的定量计算的依据。(3)探究持久性微量CIP作用下对生物膜CIP-ARGs的演变影响。结果表明:对比e DNA和i DNA的含量可知,胞外的抗性基因含量远远高于胞内抗性基因的含量,大约高1~2数量级。此外,对比底部顶部i DNA含量,par C抗性基因削减大约2个数量级,抗性基因oqx B、aac(6’)-Ib浓度减少大约1个数量级,这说明BAF工艺对于不同抗性基因的削减具有选择性。投加CIP后,各取样点抗性基因qep A、par C浓度降低明显,aac(6’)-Ib浓度整体有所提升。相关性分析表明,CIP与16S r RNA、int I1和aac(6’)-Ib基因间存在一定的相关性。同时,aac基因与DNA、蛋白质、TB-EPS以及总的EPS之间均具有较为明显的正相关(P<0.05)。表明在CIP诱导条件下,aac(6’)-Ib基因得以大量表达,其编码控制合成的蛋白质也会增多,同时通过第一类整合子int I1,在同种属菌株间和不同种属的菌株之间发生水平转移,促进更多的微生物获得抗性基因,导致微生物中抗性菌株的增多。