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随着现代原油工业的发展，在原油的开采、运输、储存、炼制和使用过程中，大量原油及其衍生产品不可避免地进入环境，对河流、土壤、地下水以及海洋等环境造成严重污染。同时，在原油及其衍生产品的生产、加工以及燃烧过程中都伴有大量多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)的产生，而多种PAHs已被证实具有致癌、致畸和致突变性。原油及多环芳烃的污染问题越来越突出，给生态环境及人类健康带来了巨大威胁。环境中有机污染物的治理受到越来越多的关注，与传统的物理或者化学方法相比，生物修复法具备高效、无二次污染以及成本相对较低的特点，逐渐成为有机污染物治理研究的热点。
本文分别以多环芳烃荧蒽和原油为目标污染物，筛选其高效降解菌株，利用PCR(Polymerase chain reaction)技术对菌株进行16S rDNA鉴定，探讨菌株降解特性，优化降解影响因素，建立污染物降解动力学数学模型。在此基础上，进一步进行高效降解菌的固定化研究，以期为有机污染物微生物修复体系的建立和生物修复技术的应用提供一定的理论依据。主要研究结果如下：
1.从扬子石化芳烃厂的活性污泥中筛选出一株能以多环芳烃荧蒽(Fluoranthene)为唯一碳源和能源生长良好的革兰氏阴性细菌FAl，经16S rDNA序列分析鉴定为Herbaspirillum chlorophenolicum菌属，这是国内外首次发现该属细菌能够对多环芳烃进行有效降解。
2.非离子型表面活性剂对Herbaspirillum chlorophenolicum strain FAl(H.c。FA1)降解水体环境中荧蒽的研究表明，表面活性剂吐温80能够显著增加荧蒽的溶解度，并且吐温80可被菌株FAl降解，不会造成二次污染。吐温80的降解动力学符合幂指数模型的一级反应关系，反应速率常数随着其浓度的增加相应减小。与没有表面活性剂存在的体系相比，在100 mg/L-600 mg/L的浓度范围内，吐温80对荧蒽的微生物降解具有明显促进作用。体系中吐温80浓度为100mg/L时，荧蒽的30-d降解率从13.7％增加至58.5％。但进一步增加吐温80的浓度，其对荧蒽降解的促进作用反而减弱。
3.土水系统中荧蒽的微生物修复实验表明，H.c.FAl具有良好的环境适应性，在与土著菌群的竞争中表现出明显优势，能够有效降解荧蒽。通过正交实验获得土水体系中荧葸降解的最佳条件分别为荧蒽(5mg/kg土壤)、菌浓度(3.6×107CFU/kg土壤)、盐度(2％，w/w)、表面活性剂(100mg/kg土壤)、土水比(1:3)和氮磷比(5:1)。对H.c.FAl进行固定化的结果表明，以聚乙烯醇-硅藻土为载体通过化学方法固定的FAl对土水系统中荧蒽的降解效果最好，对荧蒽的25-d降解率超过97％。采用响应曲面法(Responsep-surface methodology，RSM)对影响菌株固定化效果的参数进行分析和优化，设计4水平的Box-Behnken试验得到最优固定化条件为：菌浓度9.6％(v/v)、PVA浓度11.2％(w/v)、硅藻土浓度4.5％(w/v)以及粒径4.0 mm。FAl的固定化菌株对土水系统中荧蒽的降解效果远好于游离态的FAl，两者的降解反应动力学均符合幂指数模型的一级反应关系。
4.从长期受到原油污染的土壤中筛选出一株革兰氏阴性原油降解菌P6，能够在15℃-35℃的温度范围内和5.0-9.0的pH值范围内降解原油。在菌株的最适温度(20℃)和PH(7.0)条件下，原油的18-d降解率达61.4％。经16S rDNA序列分析，菌株P6为微杆菌属细菌，初步鉴定为Microbacterium sp.P-6。
5.菌株Microbacterium sp.P-6在降解原油的过程中能够产生生物表面活性剂，对原油具有明显的乳化和分散作用。将其与非离子型表面活性剂吐温80对原油微生物降解的影响进行对比。结果表明，在实验设置的浓度范围内(150mg/L-250 mg/L)，吐温80对原油的微生物降解没有任何促进作用，相反，在较高浓度时(250mg/L)还表现出了一定的抑制作用；生物表面活性剂对原油的降解则有着明显的促进作用，其浓度为100mg/L时，原油的15-d降解率从58.9％增加到了79.9％。但是，进一步提高生物表面活性剂的添加量却并未对原油的降解产生更为明显的促进作用。
6.利用改性硅藻土对P6进行固定化处理后，其对溶液中原油的去除率相较于游离菌有了明显的增加。以原油降解率最大化为目标，得到制备载体时硅藻土与菌悬液的最优配比为1:10(w/v)，载体的最佳投加量为16g/L。载体对溶液中原油的降解动力学过程可以用一级反应模型或者二级反应模型来拟合，其中二级反应模型的拟合效果较好。