由于人类活动导致大量微量污染物排入到受纳水环境中，特别是饮用水水 源地也往往能检出到一些微量污染物。越来越多的证据表明，砂滤池中的微量 污染物可以在饮用水处理厂的砂滤池中进行生物转化，但对这一过程中的生物 转化途径和相关微生物菌株并不清楚。据此，本研究在实验室搭建了模拟砂滤 池反应器，结合微量污染物浓度检测、微生物群落的生物量及碳源代谢功能分 析、宏基因组技术探讨了饮用水厂砂滤池对典型微量污染物的去除效率及微生 物降解/转化机制。研究为砂滤池在水处理中的应用提供基础理论支撑。

       在模拟砂滤池中，阿替洛尔（去除率最高达到 97.54±0.07%）和咖啡因 （去除率最高达到 92.49±1.13%）容易被吸附和生物转化，其它 6 种微量污染 物(阿特拉津、萘普生、卡马西平、甲氧苄氨嘧啶、磺胺甲恶唑和磺胺嘧啶)在 空床接触时间较短时（≤3 h）去除率较低（0 ~ 28.35±1.58%），在空床接触时 间延长至 4 h 时，去除率有较大的提高（22.10±11.05% ~ 60.41±7.45%）。石英 砂滤池的活性生物量约为锰砂滤池的两倍，但石英砂滤池对 31 种碳源的代谢速 率仅略高于锰砂滤池或与之差异不显著。宏基因组学分析进一步探讨了微量污 染物的微生物降解/转化机制，发现咖啡因的生物转化在空床接触时间 2 h 和 4 h 之间存在途径的转化，由氧化途径（EBCT=2 h，基于cdhA基因）转化为氧化和 脱甲基(EBCT=4 h，基于 ndmB基因)两条途径协同作用。阿特拉津的生物转化包 括水解(基于 atzA 基因)和氧化(基于 thcb 基因)两条途径。除降解基因的参与外， 微生物也能通过分泌酶来促进微量污染物的生物转化，例如阿替洛尔被酰胺水 解酶水解，卡马西平被联苯双加氧酶氧化，磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶和萘普生被 单加氧酶氧化，但目前没有发现降解甲氧苄氨嘧啶的基因或酶。

      通过对比反冲洗前后的活性生物量和代谢活性，发现反冲洗 24 h 后生物膜 的生物量基本恢复。变形杆菌门和拟杆菌门是受反冲洗影响较大的物种，其中 Methylotener、Acinetobacter、Methylobacillu、Zoogloea 在反冲洗后繁殖速度快， 并且相对丰度显著高于反冲洗之前，说明这几个属的微生物在反冲洗后占据有 利生态位。