中文摘要：

新型抗生素类PPCPs污染物在环境中呈现出一种"持续存在"的状态，好氧硝化微生物颗粒工艺对其有较好的降解去除效果，然而其降解去除的途径以及多种微生物在这一过程中的作用尚需进一步研究，而且氨单加氧酶是否发挥作用也存在争议。本项目在已有研究工作的基础上，采用降解动力学模型拟合的方法结合现代分析测试仪器探讨其降解途径与机理；利用分子生物学手段考察微生物群落的结构和组成，确定高效降解菌；通过抑制微生物活性实验研究微生物的协同作用；优化反应器运行条件，实现高效降解菌在系统中的富集与稳定，最终达到其强化去除的目的。本研究将为市政污水中微量PPCPs的有效降解去除提供技术和理论支撑并丰富现有污水生物处理理论。主要研究内容包括（1）抗生素类PPCPs的降解动力学、降解途径及降解机理研究；（2）好氧硝化微生物颗粒系统中微生物菌群协同作用研究；（3）好氧硝化微生物颗粒对抗生素类PPCPs的强化去除研究。

结论摘要：

由于水体中PPCPs污染物浓度低，生物毒性强，传统污水生物处理工艺对其去除能力有限，因此需要研发针对PPCPs降解去除的生物处理新技术。另外PPCPs在自然环境中呈现出“持续存在”的状态，其在环境水体中的归宿及行为也亟待深入研究。本项目针对水环境中抗生素类PPCPs的强化生物去除及迁移转化问题，开展了系列研究，丰富了现有污水生物处理理论，为水中PPCPs的有效降解提供技术和理论支持，主要研究成果及结论如下（1）明确了好氧硝化颗粒污泥强化去除四环素类抗生素的影响因素及降解机理颗粒污泥通过快速吸附和缓慢生物降解去除四环素。COD和氨氮有利于促进四环素的生物降解，且硝化细菌在其中发挥了重要的作用。（2）揭示了四环素对好氧硝化颗粒污泥系统的短期和长期毒性影响在短期暴露下，四环素能显著降低微生物的呼吸活性及硝化性能，且NOB更为敏感；在长期暴露下，系统中出现了亚硝酸盐的积累，且分泌出更多的EPS。（3）解析了EPS与四环素相互作用的机制EPS中蛋白质是与四环素反应的主要物质，其中氨基、羟基和羰基等官能团均参与了反应；四环素分子中羟基的改变可能会破坏或者削弱四环素的抗生素活性。（4）阐明了四环素在活性污泥系统中的迁移转化规律及行为影响四环素在硝化活性污泥和富集培养体系中的去除以生物降解为主，四环素的作用是多重的一方面，对污泥中细菌起到筛选作用，淘汰部分微生物，富集优势菌群；另一方面，诱导污泥形成粒径较大的聚集体，保护内部细菌，保留群落多样性。（5）明确了腐殖酸类物质对四环素在水体环境中迁移转化的影响机理腐殖酸通过光屏蔽、光敏化、分子间作用等多重机制影响四环素的光解速率，但不会影响光解路径及中间产物；腐殖酸可与四环素产生类似协同的作用，增强体系的生物毒性。（6）揭示了四环素在碱性条件下的光化学行为及光解机理弱碱性条件下，体系中羟基自由基产率提高，加快四环素的光解进程；四环素在碱性条件下降解路径发生改变，快速生成质荷比为457和476的两种中间产物，导致母体浓度急剧下降。（7）利用密度泛函理论及精确的连续介质溶剂模型，通过量子化学计算明确抗生素降解的可能途径及产物。通过计算发现，对于？OH自由引发的初始反应，氢抽提为主要的反应机理。2-[4-(1-羟基异丁基)苯基]丙酸、IBAP和1-(4-异丁基苯基)-1-乙醇是布洛芬主要的降解产物。