近年来,抗生素和纳米材料被广泛应用,其对环境造成的污染问题也备受关注。这些环境毒性因子由于使用量高且去除难度大,故在自然水体环境中普遍存在。黄河作为我国的母亲河,其污染程度逐渐成为人们关注的焦点。本研究以四环素（TC）和纳米二氧化钛（TiO2.NPs）为例,通过模拟黄河下游水-沉积物生态环境,从理化性质、酶活性以及微生物群落三个方面研究了其暴露对微生态系统的影响,并进一步通过单菌株实验探讨了纳米氧化物对微生物的作用机制,获得了如下创新性结果:（1）黄河下游水-沉积物的理化性质和抗生素分布特征的研究。分别取桃花峪、封丘北岸及封丘南岸的水样和沉积物样品进行理化特性及磺胺嘧啶、土霉素、头孢氨苄等10种抗生素浓度的测定,结果表明,黄河水样的p H值范围在7.70～8.15之间,呈弱碱性和还原性;封丘南岸沉积物中理化性质背景值较其他两个地点低,且均是细砂粒;抗生素浓度检测结果表明,螺旋霉素和土霉素是检出水平最高的两种抗生素,而且这两种抗生素在封丘北岸的沉积物和水样的检出浓度都高于其他两个位点,其中沉积物中分别达到26.473μg/kg和12.865μg/kg,水样中分别达到34.863 ng/L和92.979 ng/L。（2）纳米二氧化钛和四环素暴露对黄河下游沉积物中微生物生态系统的影响。取黄河下游抗生素背景值较低的沉积物作为模拟实验的沉积物样品,设置系列四环素浓度为0.25、0.5、1、2、4 mg/L,和纳米二氧化钛浓度125、250、500、1000、2000 mg/L,进行为期60天的覆水实验。结果如下:TC、TiO2.NPs单独以及联合暴露下沉积物中总氮变化均不明显,而p H值从最初的8.20下降至7.70,总磷从0.2 g/kg持续下降至0.01 g/kg,联合暴露下总有机碳出现了先升高再下降的趋势,在第35天升高至20 g/kg;TC、TiO2.NPs单独以及联合暴露下酸性磷酸酶和碱性磷酸酶的酶活性总体出现了先升高再下降的趋势,TiO2.NPs和联合暴露下脱氢酶和脲酶总体变化不明显,而TC暴露降低了脲酶酶活性;对四环素浓度进行检测发现,四环素浓度会随着时间的延长而逐渐下降;微生物群落分析结果表明:TC、TiO2.NPs以及联合暴露下与不暴露相比主要优势类群没有发生明显变化,但其相对丰度发生了改变。沉积物中主要优势类群包括Cetobacterium（鲸杆菌属）、Unidentified＿Muribaculaceae、Aeromonas（气单胞菌属）、Bacteroides（拟杆菌属）、Lactobacillus（乳杆菌属）、Lachnospiraceae＿NK4A136＿group（毛螺旋菌属）、Sphingobium（鞘脂菌属）、Unidentified＿Desulfovibrionaceae,TC暴露加剧了Unidentified＿Muribaculaceae、Aeromonas、Lachnospiraceae＿NK4A136＿group和Sphingobium相对丰度的降低,TiO2.NPs暴露加剧了Lactobacillus、Lachnospiraceae＿NK4A136＿group和Unidentified＿Desulfovibrionaceae相对丰度的降低,而联合暴露促进了Unidentified-Muribaculaceae、Bacteroides和Lactobacillus等大部分微生物类群相对丰度的升高;通过相关性分析发现,TC、TiO2.NPs以及联合暴露下黄河沉积物的微生物群落与理化性质、酶活性存在显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）的相关性。（3）纳米氧化物TiO2.NPs和ZnO.NPs暴露对单株菌的影响及机制研究。本研究选取实验室分离的对12种抗生素均具有耐药性的大肠杆菌M13菌株,同时选用对该12种抗生素敏感的大肠杆菌（E.coli ATCC25922）作为质控菌株,分别进行不同浓度的TiO2.NPs和ZnO.NPs（浓度范围均为125、250、500、1000、2000、4000 mg/L）的暴露实验,结果表明,耐药菌和抗生素敏感菌对纳米氧化物表现出不同的耐受性:敏感菌ATCC25922对两种纳米氧化物均无耐受性,而耐药菌M13对ZnO.NPs几乎无耐受性,但对于TiO2.NPs则存在低浓度下的耐受性。电镜检测表明,两种纳米氧化物对于大肠杆菌有菌体表面形态的损伤作用,耐药菌由于对TiO2.NPs存在低浓度下的耐受性,故损伤程度较小;流式细胞仪测定表明,耐药菌M13对TiO2.NPs所产生的活性氧有抑制作用,对其表现出耐受性,而对ZnO.NPs却没有这种抑制作用。