近年来,抗生素滥用导致的环境污染带来了一系列严重的后果,严重威胁了人类健康和生态环境。抗生素不仅本身会对人体产生毒性损伤等多方面的健康威胁,还加速了环境中抗生素抗性基因（ARGs）和携带一种乃至多种ARGs的抗药性细菌（ARB）的传播和选择。城市污水处理厂（WWTPs）是环境中ARB和ARGs的重要储存库,同时WWTPs中污水处理工艺也是削减ARB和ARGs在环境中传播的重要途径。本研究旨在通过宏基因组学及生物信息学分析方法明确不同污水处理工艺对于ARB及ARGs分布、丰度的影响;并通过本地构建五种可移动遗传元件（MGEs）的数据库在全面了解城市污水处理工艺中MGEs多样性和丰度的基础上探索城市污水处理系统中MGEs影响ARGs水平转移的潜在分子机制;进一步阐明不同污水处理工艺过程中ARGs分布与微生物结构尤其是病原菌微生物群落之前的关系。为控制污水处理工艺过程中ARB及ARGs的传播提供详细的理论参考依据。不同污水处理工艺中ARGs的分布特征:通过宏基因组学的方法,对不同污水处理厂各个处理单元的样本进行高通量测序,并通过生物信息学的方法对测序数据进行分析,基因组数据与抗生素抗性基因数据库（SARG 2.2）进行对比注释筛选表明。两个污水处理厂均检测出超过20类抗生素抗性基因,大多数的ARGs并没有得到完全去除,两座污水处理厂春雷霉素、喹诺酮类和四环素类抗生素抗性基因的去除率最高,污水处理工艺对于ARGs的削减十分明显。A~2O-MBR工艺比氧化沟工艺对ARGs的削减效果更好。城市污水处理系统中ARGs和MGEs的多样性、分布特征及两者之间相关性:本研究通过生物信息学的方法全面分析和了解污水处理厂中整合子（Integron）、插入序列（IS）、整合性接合元件（ICEs）、质粒（Plasmid）和转座子（Trasnposon）等可移动遗传原件在污水处理系统中的分布情况。并通过线性拟合和皮尔逊相关性分析对ARGs和MGEs之间的相关性进行分析。结果表明,污水处理工艺可显著降低MGEs丰度,统计分析结果表明城市污水处理厂中ARGs相对丰度和MGEs相对丰度之间有着显著的正相关关系。污水处理系统微生物群落结构及病原菌与ARGs的相关性:采用生物信息学分析方法对污水处理系统中微生物群落结构在门和属水平上进行分析,同时对污水处理系统中存在病原菌属进行分析。结果表明微生物群落结构的变化会影响ARGs的分布,污水处理工艺对病原菌属的削减十分明显,Pseudomonas属、Aeromonas属和Mycobacterium属是ARGs的潜在宿主,对于ARGs的传播有着重要意义。综上所述,本研究采用宏基因组对北京于庄污水处理厂和天竺污水处理厂的ARGs分布情况和处理情况进行了研究,综合分析了两个不同污水处理工艺的城市污水处理系统中不同处理单元中ARGs多样性及相对丰度的变化规律,结果表明,污水处理工艺对进水中ARGs的去除效果十分显著;污水处理工艺中ARGs与MGEs的具有显著的相关性;污水处理厂微生物群落结构对ARGs的分布有着显著影响。本研究旨在通过宏基因组及生物信息学方法明确不同污水处理工艺过程对ARGs的削减效果及多样性的影响;对于全面了解污水处理工艺在各种相关条件下对于ARB和ARGs的削减,优化污水厂对抗生素耐药相关基因及相关病原菌的去除方式有一定的促进意义。