当大量重金属离子(如Cu²⁺,Hg²⁺,Zn²⁺,Mn²⁺,Ag⁺等)被排放进入水体后会形成重金属废水,而市政管网中该类污水的泄入会造成污水厂非稳态运行,导致二级出水水质恶化,其中的溶解性微生物产物（Soluble Microbial Products,SMP）浓度和组成均会发生变化。该现象会对污水深度处理造成潜在威胁,同时也造成了产生更多消毒副产物前驱体的隐患。因此,本研究搭建了实验室规模的SBR小试装置,通过探究11种重金属离子冲击活性污泥之后SMP分子量分布和微生物活性氧水平的差异,从中筛选出了三种对生物处理单元造成了严重影响的Cu²⁺,Ag⁺和Hg²⁺深入探究。通过检测不同浓度Cu²⁺,Ag⁺和Hg²⁺冲击活性污泥后SMP组成成分、分子量分布、荧光物质等相关指标,本研究发现SMP特性发生了显著变化,其中分子量大于10 kDa部分的Biopolymer有机碳和有机碳含量均显著增加。随后,本研究结合EPS以及污泥絮体特性的变化,分析了SMP变化的规律及根本原因。最后,本研究发现Cu²⁺,Ag⁺和Hg²⁺对实际污水处理厂的活性污泥同样会产生显著影响,导致生物单元净化污水的能力下降,验证了重金属冲击会对活性污泥造成影响的这种现象的普遍性。本文主要研究结果如下:1、0.16 mM的Cu²⁺、Ag⁺和Hg²⁺冲击活性污泥后,二级出水水质均明显下降,DOC的去除率分别从98%下降至96.50%、75.90%和61.69%。同时,分子量大于10 kDa的Biopolymer部分的有机碳含量分别增长至空白的3.5、3.7和6.5倍。并且,水质指标和分子量分布的检测结果均验证了Cu²⁺、Ag⁺和Hg²⁺的加入不同程度地降低了微生物的新陈代谢能力。2、随着Cu²⁺、Ag⁺和Hg²⁺浓度的升高,活性污泥降解污染物的能力明显下降,0.39 mM Cu²⁺、Ag⁺和Hg²⁺的冲击使得出水有机碳含量分别升高至正常情况下的10、13和22倍,且SMP中组分、大分子物质及荧光物质含量几乎均呈现出逐渐上升的趋势。冲击造成的SMP特性的变化导致超滤膜污染速率明显加快,给污水深度处理造成了不容忽视的影响。3、不同浓度重金属离子冲击后,分析EPS组成成分、分子量分布、荧光物质等指标的变化规律,结合活性污泥某些特征的探究结果,本研究发现当活性污泥受到外界的影响尚在自身调节能力范围之内的时候,SMP和EPS中有机物总量是比较稳定。但是当冲击程度超过了活性污泥絮体的承受能力,随着重金属冲击浓度的持续增高,SMP和EPS中有机物的总量是明显上升的,且微生物的新陈代谢受到的影响也显著增加。4、依据SEM扫描结果,本研究发现不同浓度的Cu²⁺对微生物的结构破坏程度较小,高浓度的Cu²⁺会造成少量细胞膜破裂;但浓度较低的Ag⁺和Hg²⁺的冲击对活性污泥形貌已造成较为显著的影响,特别是其中Hg²⁺的冲击,当其浓度上升至0.39 mM后大量微生物细胞结构的完整性被破坏。5、通过对西安市第三污水处理厂好氧活性污泥的实验探究,我们发现Cu²⁺、Ag⁺和Hg²⁺冲击实际活性污泥后SMP特性也发生了的显著变化,其中Biopolymer部分的有机碳含量分别增长至空白情况下的4.4、4.20和3.4倍。