微生物源污染物（如病原菌、抗性基因和毒性因子）可通过城市污水处理厂尾水排放进入到城市受纳河流，对水生态安全及周边居民健康构成威胁。当前国内外许多污水厂通过升级改造来改善受纳河流的水质，进而提高河流水生态系统的生物多样性及功能完整性。然而，对于“污水厂升级对受纳河流病原微生物及其健康风险的影响”仍不清楚，而对该科学问题的探索有助于了解污水处理厂升级的河流生态效益，进而为管理决策提供依据。
      本研究以北京市3 座污水处理厂的受纳河流为研究对象，其中通惠河和凉水河在采样期间正在进行污水处理厂的升级改造，而清河则已完成升级改造。利用本研究建立的基于毒性因子识别病原菌的方法，并结合宏基因组技术和Real-timePCR 方法，分别从毒性因子与抗性基因的共存风险，病原菌与毒性因子的互作关系以及毒性因子的致病特征三个方面，解析污水处理厂升级对受纳河流健康风
险的影响。研究结果表明污水处理厂升级对降低受纳河流微生物风险水平起到了积极作用。主要结果和结论如下：
    （1）基于宏基因组技术，建立了一种识别环境中携带毒性因子病原菌的方法，该方法不仅可以确定携带毒性因子病原菌的丰度和种类，同时可反映其致病的具体信息。通过与常规Real-time PCR 方法的比较验证了该方法的准确性。
    （2）基于上述建立的方法，发现污水厂升级降低了受纳河流中40-60%毒性因子(VF)-抗性基因(ARG)的共存风险种类。特别是降低了外排型和营养性VFs与ARGs 的风险。相关性分析表明，这种共存风险的降低归功于污水厂的升级降低了病原菌的丰度。由于污水厂升级后受纳河流中运动型VFs 含量较高且易诱导形成生物膜，仍需进一步关注生物膜上的风险水平。
    （3）在污水厂升级后受纳河流的表层生物膜上筛选出了14 种潜在病原菌属。16S rRNA 和宏基因组测序结果表明生物膜上主要微生物风险为携带运动型VFs的Pseudomonas（占总VFs 的27%）和携带进攻型VFs 的Aeromonas（占总VFs的19%）。同时生物膜具有较强的病原菌与毒性因子的互作关系，表明生物膜是毒性因子的一个重要载体。定量微生物风险评估表明接触污水厂受纳河流生物膜而引起的P.aeruginosa 感染概率是基准值的15 倍。