胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances，EPS)，是包围在微生物细胞表面的生物多聚物。EPS是决定微生物群体表面性质的关键物质，与微生物群体的结构、组成，性能以及微生物生态特征有着密切联系。EPS在矿物表面的沉积作用对岩石风化，污染物(如有机污染物和重金属)的蓄积、降解、附着和迁移，微生物的迁移，矿物表面生物膜的形成等具有重要意义。因此，全面系统地研究EPS在矿物表面的沉积过程对于提升对人们微生物作用的认识具有重要作用。然而，由于EPS的提取方法长期没有统一，微观过程难以量化等原因，对于EPS的研究一直局限于通过间接测定，或用其它物质，如多糖等模拟实际胞外聚合物来得到结论。这样的结果尽管也具有一定的代表性，但是对于真实地了解胞外聚合物在自然环境中的行为还有很多不足。迄今更鲜有关于胞外聚合物在矿物表面的沉积动力学的研究。本课题拟选取最优化的胞外聚合物提取方法，直接提取四种最具代表性的纯菌和活性污泥的胞外聚合物进行研究。实验采用石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance with Dissipation，QCM-D)测定胞外聚合物在二氧化硅表面的沉积速度，分别引入pH值，离子价态，离子强度，EPS成分比例，天然有机质(NOM)等影响因素，全面综合地研究胞外聚合物在二氧化硅表面的沉积动力学。　　 本研究选取四种具有不同表面特性的纯菌，大肠杆菌BL21(E.coli)，假单孢菌QG6(QG6)，红球菌QL2(QL2)，以及枯草杆菌(BST)，分别提取溶解型EPS(Soluble EPS，SEPS)与结合型EPS(Bounded EPS，BEPS)。首先测定理想条件下EPS的沉积速度kfα。结果显示，在NaCl和CaCl2溶液中，kfα的最大值均出现在低离子强度下。随着离子强度的增加，kfα由于EPS的絮凝作用而降低。然后测定一般条件下，EPS的沉积速率α(一般条件下的沉积速度与理想条件下沉积速度的比值)。结果显示，α随着离子强度的增大而增大，这个趋势与EPS表面电位测定结果以及经典Derjaguin，Landau，Verwey and Overbeek(DLVO)理论是一致的。对比同种细菌的SEPS与BEPS的沉积速率，发现α的大小并不与表面电位的高低完全一致，这说明除了DLVO理论外，还有非DLVO的作用力在影响着EPS的沉积过程。进一步对比从不同菌种中提取的EPS的沉积速率发现，α随着蛋白质/多糖的比值增大而增大。接着，研究又对比了从不同培养阶段的同种细菌中提取，具有不同蛋白质/多糖比值的EPS的沉积速率，发现具有最大蛋白质/多糖比值的EPS沉积速率也相应最大。最后，本研究用牛血清蛋白与葡萄糖的混合溶液进行试验，验证了随着蛋白质/多糖比值的提高，对应的沉积速率也增大。　　 由于天然有机质(Natural Organic Matters，NOM)在环境中广泛存在，尤其是在岩石表面和各种水体中都含有丰富的有机物质，所以，本研究接着讨论了天然有机质中的两大主要类别的代表物质：腐殖酸(Humic acid，HA)与硅藻酸(Alginate，Alg)对EPS在二氧化硅表面沉积动力学的影响。研究发现，在EPS溶液中添加背景天然有机质后，由于结构力和静电力的作用，EPS的沉积速率相比未添加背景天然有机质时有明显的降低。同样的，在二氧化硅表面附着一层腐殖酸也可以降低EPS的沉积速率。然而，二氧化硅表面若附着硅藻酸，则可以使EPS的沉积速率增大。这是由于硅藻酸的附着层比较粗糙，在NaCl溶液中，硅藻酸表面的捕集作用可以导致EPS更快沉积。而在CaCl2溶液中，Ca2+引起的硅藻酸表面的异质化使得EPS更容易沉积。接着，实验研究了添加于EPS溶液中和附着于二氧化硅表面的天然有机质的协同作用。在NaCl溶液中，添加了天然有机质的EPS在有机质附着层表面的沉积速率低于在二氧化硅表面的速率。而在CaCl2溶液中，添加了天然有机质的EPS在有机质附着层表面的沉积速率与在无附着层的二氧化硅表面的沉积速率没有太大差别。