硝化菌是完成氮循环的关键细菌,硝化菌包括氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌.氨氧化菌将氨氮(NH4+N)转化为亚硝酸盐氮(NO2--N),亚硝酸盐氧化菌再将NO2--N转化成硝酸盐氮(NO3--N).由于硝化菌较低的增长速率及对pH、溶解氧浓度、温度、有毒化学品等极高的敏感性,硝化作用一直被视为脱氮过程中的限速步骤1.重金属铜(Cu)是一种重要工业原材料,被广泛用于制革、电镀、金属加工等行业.Cu对硝化菌的毒性作用有很多报道,Cu的抑制浓度范围很宽(5-50mg/L).然而这些研究多数都是根据硝化效率、呼吸速率活性来研究Cu的毒性效果.在有大量其他类细菌(例如异养菌)共存的混合系统中,硝化效率、呼吸速率活性的检测分析可能受到其它微生物的影响,其准确性值得探讨,而且这些表观参数很难深入反应Cu的毒性机理.本文针对典型的混合菌系统，即耗氧活性污泥系统，检测了Cu对硝化菌的代谢活性、微生物多样性、功能基因转率水平的毒性影响，并且分析了代谢活性和功能基因转率水平的相关性，进一步探索了Cu的毒性机理。硝化菌的呼吸速率活性和功能基因对Cu的投加都很敏感，而且二者之间具有相关性。混合菌系统中硝化效率不能真实反应硝化菌的活性。Cu对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的影响程度不同。在Cu的暴露下，氨氧化菌的功能基因amoA和亚硝酸盐氧化菌功能基因nxrB的各自转录特点表明氨氧化菌比亚硝酸盐氧化菌对Cu更敏感。Cu的投加改变了混合菌系统的微生物多样性和菌群结构。随着铜浓度的增加这种改变越加剧烈。