微生物电化学系统（Bioelectrochemical system,BES）作为一种新兴的生物降解污染物技术,得益于其良好的污染物降解效果、耐冲击能力及污染物资源化能力而备受学者的关注。电活性生物膜是BES的核心,它发酵氧化有机物,并将一部分产生的电子通过胞外电子传递方式（Extracellular electron transfer,EET）传递到阳极,是BES降解污染物的基本原理,其性能直接影响系统的能量输出及污染物降解效率。BES被广泛开展应用于实际废水处理的研究,实际中,废水中往往是有机物与有毒有害物质（比如重金属离子）共同存在的,而关于废水中有毒有害物质对电活性生物膜发酵途径的影响的研究却还比较少。本文以市政污水中常见的Cu²⁺为代表性重金属,以葡萄糖作为代表性有机物,通过建立双室三电极BES,辅以电化学、化学、微生物学等为主要测试手段研究Cu²⁺对电活性生物膜葡萄糖发酵途径及膜微生物种群多样性的影响。主要研究结果如下:在加入含Cu²⁺营养液连续运行7个周期（168小时）后,BES的最大电流密度及催化电流相比第一周期时都有所下降。其中,在初始Cu²⁺浓度为0.1和1mg/L的BES中,最大电流密度分别下降了20%和27%;当初始Cu²⁺浓度为7 mg/L时,最大电流密度下降比例为52%。特别地,随着Cu²⁺浓度的增加,单周期BES内到达最大电流密度的时间也随之增加,这可能是由Cu²⁺的毒性抑制生物膜中产电菌（Electroactive bacteria,EAB）的活性造成的。分析葡萄糖厌氧发酵过程发现,混合型和乙酸型是阳极中葡萄糖主要存在的两种发酵类型,并且以乙酸型为主。Cu²⁺的加入改变了葡萄糖发酵类型,使之朝着产生更多乙酸的乙酸型发酵转变,并且Cu²⁺也对乙酸营养型产电这一途径产生了抑制作用。有趣的是,阳极中的甲烷化途径主要为氢营养型,当加入的初始Cu²⁺浓度小于1 mg/L时,BES中甲烷的产量不断地增加,这可能是由于发酵液中,甲烷化所需的底物（乙酸或者氢气）增加的缘故。当加入的Cu²⁺为7 mg/L时,甲烷的浓度相比1 mg/L时有所下降,这或许是因为7 mg/L Cu²⁺开始抑制产甲烷菌的活性。种群分析结果显示,随着加入阳极中Cu²⁺浓度的增加,生物膜中主要的EAB（Geobacter）的丰度由43%下降至9%;而一些发酵产乙酸的种群unclassified＿o＿＿Rhizobiales、Klebsiella和norank＿f＿＿norank＿o＿＿Bacteroidales的相对丰度则不断地上升,这是造成电活性生物膜电活性下降及葡萄糖发酵类型改变的主要原因。BES中优势的产甲烷菌是Methaospirillum,是一种严格氢营养型产甲烷菌,它们的相对丰度直到加入的Cu²⁺浓度达到7 mg/L时才有所下降,与甲烷浓度的变化相对应。这些结果表明,在电活性生物膜中,不同菌群耐受Cu²⁺毒性的能力为:发酵菌>产甲烷菌>EAB。多样性分析结果显示,Cu²⁺的加入不仅会增加电活性生物膜的丰度及生物多样性,并且还会微生物的种群结构;随着Cu²⁺的增加,样本间的差异性也越来越大。