再生水地下回灌是解决水资源短缺的一种有效途径。然而,经过处理的再生水中仍含有痕量的重金属,其穿过土壤和渗滤带引起地下水污染是一个受到关注的敏感问题。再生水地下回灌过程中重金属的迁移与截留受重金属的性质和浓度、渗滤层的水文条件、生物等多种因素影响。特别是当生物膜存在时,重金属在渗滤层中的迁移更加复杂。研究再生水地下回灌过程中重金属运移与生物膜胞外聚合物相互作用有助于揭示实际再生水地下回灌过程中铜的迁移和沉积规律,预测重金属对地下水的污染状况。为地下水重金属治理提供科学的理论依据,具有一定的理论指导意义。本文中以重金属铜抗性细菌Citrobacter freundii JPG1（Genbank accession KU513787）为对象,研究其对多种重金属的抗性。发现菌株JPG1对Cu²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Ag⁺、Cr₂O₇^2-离子的MIC（Minimal Inhibitory Concentration,最小抑菌浓度）值分别为3、4、3、2、0.06、2 mM。重点研究了地下水中常见重金属Cu²⁺离子对菌株JPG1生长的抑制作用。菌株JPG1具有较好的Cu²⁺抗性,Cu²⁺离子浓度小于0.25 mM基本不抑制其生长;Cu²⁺离子浓度为1 mM时,对JPG1的抑制率约50%。在静态实验中,分别研究了菌株JPG1自身EPS（Extracellular Polymeric Substance,胞外聚合物）形成能力以及0.1mM铜对菌株JPG1-石英砂复合体EPS的影响。结果发现菌株JPG1的EPS形成能力较强,其EPS产量为118.82mg/g·VSS（mg/g·干重）。其中,蛋白和多糖含量分别为90.67、28.14 mg/g·VSS。0.1mM的Cu²⁺离子作用影响了菌株JPG1-石英砂复合体EPS含量,使蛋白含量从491.67μg/g增加到700μg/g,而多糖含量维持在127-130μg/g。推测菌株JPG1可能是通过产生更多的胞外蛋白来抵抗Cu²⁺离子的毒性作用。采用动态砂柱实验研究Cu²⁺离子的运移和截留与菌株JPG1-石英砂复合体EPS形成间的相互作用。结果发现生物膜的形成导致了菌株JPG1-石英砂复合体孔隙的堵塞,使渗透系数低于初始时的10%。对于0.1 mM Cu²⁺而言,菌株JPG1-石英砂复合体EPS的形成能将绝大部分的Cu²⁺离子截留在砂柱中,出水中最大Cu²⁺离子浓度仅为进水的3.05%。Cu²⁺离子自下而上的穿透过有生物膜附着的石英砂柱后,首先抑制底层生物膜EPS的含量,使其EPS产量减少了原来的36.86%。Cu²⁺离子渗透进砂层内部,使第二层到第五层中EPS分泌受到刺激,增加了原来的63%-141%。总之,菌株JPG1-石英砂复合体的EPS对回灌中的Cu²⁺离子起到良好的截留作用。同时,Cu²⁺离子的运移在一定程度上也刺激菌株JPG1-石英砂复合体EPS的分泌,二者表现为相互促进的作用。