随着工业化程度的提高,许多重金属进入了废水处理系统,并与功能微生物发生相互作用。铜（Cu）广泛应用于工业及畜禽养殖业之中,导致多种工业废水和畜禽养殖业废水中含有大量的铜离子(Cu²⁺)。Cu作为一种有毒重金属,对短程硝化、反硝化除磷和厌氧氨氧化系统等多种脱氮系统有显著影响。但到目前为止,Cu²⁺对生物处理系统的影响还缺乏系统的理解。本文以序批式反应器（SBR）处理人工模拟废水为研究对象,在考察Cu²⁺对污泥形态及污染物去除效果影响的基础上,分析了污泥胞外聚合物（EPSs）含量及组成的变化,并采用三维荧光光谱及区域分析法探究了EPSs的荧光特性;解析了Cu²⁺存在下EPSs对污泥硝化活性的综合影响,同时分析了微生物群落结构与功能菌群的变化,以期为进一步理解Cu²⁺对生物处理系统的影响提供参考。进水Cu²⁺含量影响SBR去除化学需氧量（COD）和氨氮（NH₄⁺-N）的效果,其中对NH₄⁺-N去除效果影响更为显著。低浓度的Cu²⁺(1 mg·L^-1)对COD和NH₄⁺-N去除有轻微抑制作用,当进水Cu²⁺含量为5和9 mg·L^-1时,COD和NH₄⁺-N的去除率较对照组分别降低了10.55%和54.11%、16.50%和62.12%。进水Cu²⁺含量及存在时间会影响EPSs含量及组成。总EPSs（T-EPSs）和紧密层EPSs（TB-EPSs）含量随加入Cu²⁺时间的延长分别呈现出逐渐降低(1 mg·L^-1)和先升高后趋于稳定(5 mg·L^-1)以及先升高后降低(9 mg·L^-1)的趋势。除进水Cu²⁺含量较高时(9 mg·L^-1)松散层EPSs（LB-EPSs）含量呈现逐渐降低趋势外,其他条件下LB-EPSs含量基本稳定。随着加入Cu²⁺时间的延长,T-EPSs和TB-EPSs中蛋白质（PN）以及多糖（PS）含量呈现出逐渐降低(1 mg·L^-1)和先升高后趋于稳定(5 mg·L^-1)以及先升高后降低(9 mg·L^-1)的趋势。当进水Cu²⁺含量分别为1、5和9 mg·L^-1时,LB-EPSs中PS含量逐渐降低至1.77 mg·g^-1、2.58mg·g^-1和1.50 mg·g^-1,而LB-EPSs中PN的变化规律与进水Cu²⁺含量有关。三维荧光光谱及区域分析法分析EPSs荧光特性的结果表明,EPSs中的荧光物质主要为芳香族蛋白类物质和可溶性微生物副产物,加入Cu²⁺后,二者特征峰的荧光强度和峰位置均发生变化。当进水中的Cu²⁺含量较低(1 mg·L^-1)时,五个区域物质的初始激发发射面积减小;随着进水中Cu²⁺含量的增加,5 mg·L^-1的Cu²⁺刺激微生物分泌芳香族蛋白质I、芳香族蛋白质II、可溶性微生物副产物和腐殖酸样有机物等物质。对于TB-EPSs和LB-EPSs而言,与5 mg·L^-1Cu²⁺的进水条件相比,当进水中的Cu²⁺含量增加到9 mg·L^-1时,Cu²⁺的毒性和荧光猝灭效应导致5个区域的物质含量降低。Cu²⁺的长期存在对污泥硝化活性有抑制作用,浓度越高抑制作用越大。Cu²⁺诱导微生物改变EPSs组分以保护微生物的同时,也抑制了污泥硝化活性。比较而言,LB-EPSs的存在对污泥活性抑制作用相较TB-EPSs的作用更大。随着进水Cu²⁺浓度的升高,污泥比好氧速率（SOUR）不断降低,去除TB-EPSs和LB-EPSs后,硝化活性抑制率升高了7.99%、22.65%、23.44%及32.88%、46.56%、64.17%。采用高通量测序方法分析了不同Cu²⁺含量下微生物群落结构与功能菌群的变化。受不同浓度的Cu²⁺影响,反应器中的微生物群落的物种丰富度增加而多样性会减低。随着Cu²⁺浓度的升高,与EPSs产生相关的菌科,如红环菌科（Rhodocyclaceae）、黄单胞菌科（Xanthomonadaceae）、丛毛单胞菌科（Comamonadaceae）和黄杆菌科（Flavobacteriaceae）相对丰度发生变化;与此同时,与污染物（如COD、NH₄⁺-N）去除相关菌属,如陶厄氏菌属（Thauera）、黃色单胞菌属（Luteimonas）和不动杆菌属（Acinetobacter）相对丰度也发生改变。