新型有机污染物全氟辛烷磺酸(PFOS)和重金属铜(Cu)在污水处理厂进出水和污泥中被普遍检出,它们的存在给污水处理过程带来不利影响,降低脱氮除磷效率,破坏污泥群落结构稳定性,严重时可能导致污泥生物系统崩溃。本论文以PFOS和Cu作为研究对象,主要探究污水处理厂活性污泥对PFOS的吸附行为和机制,以及PFOS和Cu在活性污泥表面吸附富集后对污泥微生物的毒性作用。采用活性污泥和去除了胞外聚合物(EPS)的活性污泥作为对比,研究活性污泥吸附PFOS的机制,结果表明,在PFOS吸附过程中,活性污泥EPS起到主要作用,正常活性污泥吸附PFOS的效果明显优于去除EPS后的污泥,吸附过程是化学吸附占主导,并存在静电相互作用,吸附量随pH值升高而下降。金属离子Ca2+和Cu2+通过离子架桥作用促进PFOS在污泥上的吸附。傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电发射光谱(XPS)分析结果显示污泥EPS中成分蛋白质所含有的羧基和氨基活性基团为PFOS提供了吸附反应位点。采用SBR法对活性污泥进行长期的Cu/PFOS单一和复合暴露的毒性作用研究。结果表明,单独在废水中添加PFOS对反应器出水影响较小,而通入含Cu和Cu/PFOS复合污染废水后反应器出水有机物去除效率、脱氮除磷能力均下降,但在17天后Cu/PFOS复合污染的出水情况有好转。含PFOS废水引起污泥SVI值和EPS量升高,微生物的生物量上升,出现污泥膨胀,而Cu和Cu/FPOS暴露下污泥微生物的生物量下降。PFOS对污泥微生物活性(脱氢酶和蛋白酶)和抗氧化性(SOD和CAT)影响均较小,而Cu和Cu/FPOS存在下,微生物活性和抗氧化性均明显下降,而在20天后Cu/FPOS污染中污泥微生物抗氧化能力逐渐恢复。高通量分析结果表明长期单一PFOS暴露对微生物群落的丰富度和多样性影响较小,群落结构与空白相似,单一Cu污染相比于Cu/PFOS复合污染更加明显降低微生物群落的丰富度和多样性,具有脱氮除磷等功能的菌群数量减少,微生物群落变化对应了反应器的运行出水情况。总体来说,PFOS对污泥微生物毒性作用较小,而Cu的毒性效应强于PFOS,也强于Cu/PFOS复合污染,并且Cu在复合污染过程中起到主要作用,Cu和PFOS共同暴露产生的毒性效应是拮抗作用而非协同作用。