我国的经济发展长期采用粗放型模式,给环境带来了很大的危害,其中水环境的氮素污染尤为严重。传统生物脱氮理论认为硝化过程是在好氧条件下进行,反硝化过程只能在厌氧或缺氧的条件下进行,存在诸多弊端。好氧反硝化现象的发现使得硝化和反硝化可以同时在一个具有好氧条件的反应器内完成,较传统生物脱氮工艺更为高效、快捷。本文以一株具有好氧反硝化功能的脱氮细菌XL-2为研究对象,考察菌株在高浓度NO_3--N下的好氧反硝化性能;研究不同环境因素对其好氧反硝化作用的影响;采用分子生物学及生物信息学对菌株XL-2脱氮关键酶进行了一定研究。主要的研究结果如下:从传统脱氮工艺曝气池的活性污泥中筛选得到一株对NO_3--N和TN去除率均很高的菌株XL-2。该菌株为直或稍弯的杆状菌,细菌大小为0.45×（1.2-2.3）μm。成熟的菌落呈浅黄绿色,边缘不规则,表面有褶皱、湿润、半透明。经过16S rDNA基因测序,确定菌株XL-2属于Pseudomonas stutzeri（施氏假单胞菌）菌属,并命名为Pseudomonas stutzeri XL-2。菌株XL-2在100 mg/L的NO_3--N培养液中以30℃、120 rpm的条件连续培养72 h后对NO_3--N和TN去除率分别为98.8%和87.6%,中间产物NO₂--N、NH₄⁺-N没有明显积累。对36 h时菌株XL-2脱氮过程的气态产物进行检测,检测出的N2O-N含量为0.501 mg,N2含量为2.519 mg。对36 h的NO_3--N培养液进行氮平衡计算,结果表明菌株脱氮过程主要是把NO_3--N转化成气态产物N2排出,表明菌株XL-2具有很好的好氧反硝化脱氮能力。进一步的实验表明菌株对300 mg/L的NO_3--N有较好的去除作用,当NO_3--N浓度提高到500 mg/L时,菌株XL-2的生长和脱氮受到严重的抑制。不同环境因素对菌株XL-2好氧反硝化作用影响的实验结果表明:C/N范围为8¹5;温度范围为30³5℃;摇床转速范围为120¹50 rpm时,菌株XL-2生长情况良好,对NO_3--N和TN的去除率都比较高,同时中间产物NO₂--N及NH₄⁺-N均无明显积累。微量元素(Mg²⁺,Mn²⁺,BO₃^3-,Zn²⁺,Fe²⁺,Ca²⁺)对菌株XL-2的生长和反硝化作用的影响实验表明,Mg²⁺对菌株的生长以及脱氮的贡献最大,影响作用也最明显,其次是Fe²⁺。Ca²⁺、BO₃^3-、Zn²⁺、Mn²⁺对菌株XL-2的生长和脱氮没有太大的影响。菌株XL-2好氧反硝化脱氮关键酶基因PCR扩增实验表明菌株XL-2细胞内存在好氧反硝化作用的四种关键酶（Nar、Nir、Nor、Nos）,其中Nar推测为周质硝酸盐还原酶,Nir应该为细胞色素cd1型亚硝酸盐还原酶,并对四种酶蛋白片段进行了亲疏水性分析和跨膜区分析,得到了四种关键酶的基础理化特性。