四环素(TC)被广泛用于人类和兽类感染疾病的治Colforsin临床试验疗,其易大量残留并随污废水进入污水Immunohistochemistry处理厂。然而,目前我国尚未有针对各类抗生素处置的排放标准,现有的污水处理工艺只能部分去除TCs,导致污水处理厂成为TCs及其抗性基因污染的“汇”。TCs不仅会改变微生物群落原有的结构和功能,还会诱导微生物产生抗性,造成抗性细菌(ARB)的富集及抗性基因(ARGs)的传播,对人类健康和生态环境构成潜在威胁。因此,本文采用完全混合式厌氧反应器(CSTR),对TC胁迫下兼养脱硫反硝化污泥中污染物的代谢特性进行研究;运用宏基因组学测序技术,对微生物群落演替特征、硫氮化合物的降解途径及抗性基因的分布规律进行深入分析;调节p H、盐度和温度等环境因子,结合相关性分析,探究污染物代谢及抗性基因的变化规律,得出以下主要结论:(1)各类污染物的去除以及转化产物在不同TC浓度胁迫下存在差异。未添加TC时,系统对S~(2-)、NO_2~-和总有机碳(TOC)的去除率均保持在99%以上,S~0是微生物的主要代谢产物;低浓度至高浓度TC运行时,污染去除率出现较为明显的下降,并且受电子供应关系和优势菌演替的影响,S~(2-)氧化产物的形态发生了显著改变;超高浓度TC时,S~(2-)、NO_2~-和TOC的去除率分别降低至62.5%、75.2%和68.7%,TC的去除率持续下降至1%左右,反应器运行脱稳。随着进水TC的增加,微生物的物种丰富度和群落多样性均出现下降,其群落组成的差异性在TC=50000μg/L时最显著。体系内优势菌属在TC=0μg/L时为Thauera、Azoarcus和Pseudomonas,但在TC=50000μg/L时,第一优势菌属转变为Pseudomonas,Pseudomonas caeni相对丰度达到41.4%,成为绝对优势菌种。兼养优势菌在较高的TC胁迫下更易发生富集,且优势菌属间存在明显协同关系;sqr和反硝化基因丰度的增加说明硫、氮污染物主要通过S~(2-)→S~0和反硝化途径完成降解;外排泵机制是微生物最主要的抗性来源,在TC影响下抗性基因表达量由tet R>tet(V)>tet(T)>tet(E)>tet(M)转变为tet(V)>tet(T)>tet(M)>tet R>tet(H),因宿主细菌的演替,大部分的ARGs在TC=500μg/L时出现富集。(2)在不同p H、盐度和温度影响下,微生物对污染物的代谢呈现不同规律。微生物分泌EPS应对不利环境,使环境p H趋于中性、盐度大幅下降;但过酸、过碱的p H和较高盐度环境对优势菌属的活性产生严重抑制,降低其代谢水平;52℃对微生物会产生不可逆损害,大量死亡细菌为SRB提供了有机底物,促进了SO_4~(2-)的还原。不同p H值、盐度和温度对抗性基因的削减也存在差异。p H影响下,四环素抗性基因(TET-ARGs)含量由高至低依次为中性>酸性>碱性,p H值能改变微生物生长环境,影响优势菌的更替,从而影响TET-ARGs的行为特征;盐度影响下,TET-ARGs含量由高至低依次为低盐度>高盐度>中盐度,低盐度对微生物的抑制较小,但会增加其突变性,而高盐环境会激活微生物SOS反应,促进Int I1携带的TET-ARGs整合至宿LXH254主DNA上;温度影响下,TET-ARGs含量由高至低依次为低温>中温>高温,随着温度的升高,微生物总量不断下降,TET-ARGs的水平转移和垂直转移受到的抑制不断增强。温度对TET-ARGs和Int I1含量的影响最为显著,高温对TET-ARGs的削减量达8.75log,而初始盐度和p H的影响较小。相关性研究表明,环境因子与TET-ARGs的转移与传播密切相关。初始p H与盐度与各环境因子均呈负相关,环境因子、底物、TET-ARGs(除tet B外)和Int I1间呈显著正相关(r≥0.8),tet B仅与TET-ARGs及Int I1呈正相关(r=0.8),p H和盐度的升高减少了TET-ARGs的垂直传播,也不利于TET-ARGs与Int I1的接合。温度影响下,ARGs与底物呈负相关,而各ARGs间呈正相关,但Int I1与其余因子的相关性较弱;微生物活动对tet B的影响较弱,温度的升高抑制TET-ARGs的水平转移。