土壤环境中污染物的种类复杂,各种复合污染问题越来越严重;研究复合污染土壤的修复技术对于解决土壤环境的污染问题和降低土壤环境风险具有重要的学术意义和实际价值。其中重金属和多环芳烃是经常共存的典型无机和有机类污染物,本研究结合温州土壤污染特点,选择重金属铬与多环芳烃芘为目标污染物,开展了芘-铬复合污染土壤固定化微生物与植物联合修复技术的实验研究工作,取得了以下主要研究结果。(1)从瓯江口沉积物中筛选芘的优势降解菌,并利用不同方法和载体将其固定,通过研究固定化菌对土壤中芘的削减效果筛选适合的固定化方法和载体。结果表明,菠萝皮生物炭表面有明显孔状结构,芳香化程度高于其它生物炭。且菠萝皮生物炭吸附结合海藻酸钠包埋法固定化菌对芘的降解率最高,达到76%。且同时降低了铬的可生物利用态含量,减小了土壤铬污染的危害。因此,选择用菠萝皮生物炭为微生物固定化载体,确定采用生物炭吸附-海藻酸钠包埋法为微生物的固定化方法进行后续实验。(2)研究中分别制备了350℃、500℃、750℃三种温度下的菠萝皮生物炭(B350、B500、B750),生物炭的比表面积随温度升高而增大,其官能团的种类和数量发生了显著的变化,芳香结构增加。B750对水溶液中Cr(VI)和芘的吸附性能最好,且它对芘的吸附平衡时间(<30 min)明显比对Cr(VI)的吸附平衡时间(18 h)短,其对芘和Cr(VI)的最大吸附量分别为4.96 mg/g和7.44 mg/g。生物炭对土壤中芘的形态有较大影响,使复合污染土壤中微生物利用态芘显著减少(P<0.05),由10.46 mg/kg减少到3.20 mg/kg;而吸附态芘含量明显增加(P<0.05),从64.53 mg/kg增加到68.54 mg/kg;同时,明显降低了土壤中氯化钙提取态和弱酸提取态铬的含量,而增加了可氧化态铬的含量。(3)为了进一步提高对复合污染物的削减效果,开展了两株芘降解菌和一株铬还原菌之间的拮抗作用及其对污染物的耐受性研究,将三株菌以一定比例混合构建了菌群,并将其用生物炭吸附与海藻酸钠包埋的方式固定,考察了固定化混合菌群修复芘-铬复合污染土壤的效果,并分析了固定化菌群对土壤土著微生物群落结构功能多样性的影响,结果发现:1)芘降解菌W1、W2和铬还原菌Y2之间不存在拮抗作用,且对浓度为25mg/l的Cr(VI)和50mg/l的芘具有耐受性;2)上述混合菌群能有效地同时去除水溶液中芘和Cr(VI),培养7天的去除率分别为46.4%和40.2%;3)培养28天,与空白对照相比,生物炭为载体的包埋固定化混合菌群显著提高了土壤中芘、总Cr(VI)和氯化钙提取态Cr(VI)的去除率,分别为82.32%、55.64%和88.89~90.93%;4)培养28天,生物炭固定化混合菌群可显著提高土壤中脱氢酶(DHA)活性、FDA酶活性、土壤微生物活性和对碳源的利用能力,而且添加固定化混合菌群的土壤微生物群落功能多样性相对较丰富;5)生物炭对包埋在海藻酸钠中的菌具有促进生长和增强活性的作用。(4)在生物炭固定化混合菌群与水蜈蚣联合修复芘与Cr(VI)复合污染土壤的的过程中,二者具有协同效应。具体表现为:两者联合作用组(PIM)对芘的降解率(63.6%)高于固定化菌群单独作用组(IM)和水蜈蚣单独作用组(P)的降解率(48.8%和49.8%);IM与PIM两组中六价铬的削减率均达到约80%,明显高于P组(59.1%)和对照组(CK)(49.0%);另外,PIM组土壤FDA和DHA酶活性显著高于IM组和P组(P<0.05);土壤微生物功能多样性显示,培养期间PIM组的AWCD值一直高于其它处理组,说明其微生物代谢活性强,且其McIntosh多样性指数显著高于其它组。(5)用同位素标记相对和绝对定量技术(Isobaric tag for relative and absolute quantification,iTRAQ)测定混合菌群蛋白组学,结果表明,芘-铬胁迫造成混合菌群的蛋白种类与表达量发生变化,共鉴定得到蛋白质2601个,差异蛋白质298个,其中发生上调的有154个,发生下调的有144个。主要参与的生物过程有代谢、生物合成、转运等,分子功能有氧化还原酶活性、催化活性、离子结合等。在芘的降解产物中检测到邻苯二甲酸正丁异辛酯等产物,没有检测到水杨酸或其产物,且乙酰辅酶合成酶和琥珀酸脱氢酶升高也与邻苯二甲酸降解有关,故推测在铬共存条件下混合菌群以邻苯二甲酸途径降解芘。