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近年来，上转换材料在光学成像、医学等方面发展迅速，在生产生活中广泛应用。以往的研究表明，上转换材料经掺杂后可使单细胞微生物失去活性，例如大肠杆菌等群落，但是鲜有关于上转换材料作用于复杂的微生物聚集体（例如周丛生物）的报道。本研究采用镧系离子镨离子掺杂，同时加入锂离子掺杂提高上转换发光的强度，当掺杂后的上转换材料与周丛生物接触后，研究其对周丛生物组成及其去除污染物功能方面的影响。本文研究的目的在于: (1)研究上转换材料对周丛生物活性的影响，是否会使周丛生物失去活性; (2)若没有失去活性，探索经上转换材料刺激后的周丛生物是否具有原先的去除污染物的功能; (3)采用低浓度地表水和实验室配置的高浓度人工污水两种浓度的水质，比较周丛生物经镨和锂掺杂上转换材料刺激后去除氮、磷、铜的能力。 主要的研究结果如下: (1)镨和锂掺杂的上转换材料的发光强度与单独Pr掺杂的上转换材料相比，提高了上转换发光的强度，两种不同的掺杂剂制成的上转换材料的粒径分别是337nm和332nm，主要的晶体成分是硅酸钇Y2SiO5晶体。上转换材料在可见光的照射下可将可见光转化为紫外辐射。 (2)周丛生物经Pr3+和Li+刺激后改变了微生物的活性。虽然上转换材料使得少部分微生物失去活性，但大部分微生物适应了这种材料的刺激，通过优化群落物种的组成和结构、改变群落对不同碳源的利用以适应上转换材料刺激的胁迫。 (3)无论对于实验室配置的高浓度污水，还是低浓度的地表水，周丛生物经上转换材料刺激后都能提高氮的去除能力。 总之，周丛生物的群落组成和结构，以及碳源利用发生了变化，微生态系统也更加地趋于稳定。周丛生物经镨和锂掺杂的上转换材料刺激后具有很好的适应性，导致周丛生物经上转换材料刺激后可以有效地去除污水中氮、磷和铜。为关于稀有金属掺杂的上转换材料对微生物聚集体的胁迫及其对应的适应机制研究提供了基础，也为通过稀有金属刺激周丛生物提高污水处理能力提供了参考。