铜是有机体维持正常生命活动所必不可少的微量元素,但在水体中达到一定浓度时就会对生物产生毒害作用,成为水体中典型的重金属污染物。近年来,自然水体生物膜作为一种可有效结合重金属的复合固相介质倍受关注。论文在江南大学校内小蠡湖中培养春季、夏季和秋季自然生物膜（冬季较难形成生物膜）,探究主要环境影响因子对不同季节成熟生物膜及其胞外聚合物（EPS）吸附Cu²⁺效果的影响,结合扫描电镜（SEM）、变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）、三维荧光光谱（EEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和扫描电镜-能谱（SEM-EDX）等方法,研究了生物膜及其EPS吸附Cu²⁺的作用机制,探讨了Cu²⁺对生物膜及其EPS的形态结构的影响。主要结论如下:（1）通过测定自然生物膜生物量、叶绿素、总有机碳（TOC）、Fe、Mn氧化物、脱氢酶活性以及EPS含量,表征生物膜生长情况,最终确定不同季节获取相对成熟生物膜的培养天数分别为21 d（春季）、15 d（夏季）和35 d（秋季）。（2）通过5种提取方法（高速离心法、加热法、EDTA法、NaOH+NaCl法和超声+CER法）的对比,NaOH+NaCl法是较为理想的EPS提取方法,在NaOH浓度为2 mol·L-1,NaCl质量分数为0.85%,萃取2.5 h,分离转速为7000 g（20 min,4℃）条件下,EPS提取量达到157.57 mg·L-1。同时,结合FT-IR分析表明,蛋白质和多糖是生物膜EPS的主要成分;NaOH的加入,有效的提取了生物膜中的蛋白质。（3）通过单因素实验探究了不同季节成熟生物膜Cu²⁺的吸附效果,结果表明,在pH值为6、Cu²⁺初始浓度为5 mg·L-1、20℃条件下,达到吸附平衡时的Cu²⁺最大吸附量分别为44.68 mg·g-1（夏季）>26.53 mg·g-1（春季）>和15.79 mg·g-1（秋季）;准二级动力学模型能较好的描述该吸附过程,吸附速率为夏季>春季>秋季;此外,Pb-Cr-Cu、Pb-Cu和Cr-Cu共存体系中,生物膜对Cu²⁺的吸附量小于Cu²⁺单独存在时的吸附量,且Pb²⁺对Cu²⁺吸附的影响大于Cr2+。（4）春季成熟自然生物膜吸附Cu²⁺前后的SEM分析显示,在5 mg·L-1 Cu²⁺胁迫下,生物膜表面的空隙和通道增多,EPS分泌量增加,有利于促进Cu²⁺的吸附;PCR-DGGE显示,生物膜吸附Cu²⁺前后两条泳道的相似度为73%,表明Cu²⁺的胁迫并未使生物膜微生物群落发生显著改变,但细菌的多样性指数降低;生物膜中主要组分对Cu²⁺的富集贡献率为:Mn氧化物（46.03%）>有机质（32.67%）>Fe氧化物（15.69%）>其他（5.61%）;EEM显示,Cu²⁺可使蛋白和腐殖质类物质的荧光团发生淬灭。（5）以S-EPS和B-EPS为Cu²⁺吸附剂,在pH值为6,Cu²⁺初始浓度为7 mg·L-1,m（S-EPS）:m(Cu²⁺)=1.2:1,和m（B-EPS）:m(Cu²⁺)=2:1,30℃下吸附平衡时最大吸附量为133.65 mg(Cu²⁺)·g-1（S-EPS）>115.34 mg(Cu²⁺)·g-1（B-EPS）。Langmuir模型和准二级动力学模型更适合描述EPS对Cu²⁺的吸附过程;FT-IR表明,羟基、氨基和酰胺基是EPS吸附Cu²⁺过程中的主要作用基团;SEM-EDX检测表明EPS吸附Cu²⁺过程中存在离子交换;pH=2,0.05 mol·L-1的NaNO3可有效解吸EPS中的Cu²⁺,解吸率为81.34%。