多环芳烃是环境中常见的有毒难降解有机污染物,广泛分布于水体、空气以及土壤中,并可通过生物链累积,最终对人类健康造成危害。从目前国内外研究发展趋势看,多环芳烃的生物修复是一个涉及许多环节的、复杂的系统工程。对多环芳烃生物降解诸环节进行深入研究,从理论和实际上均具有重要的意义。本论文首先成功分离出多环芳烃优势降解菌,利用所筛选的菌株考察混合多环芳烃分子间的竞争代谢能力、混合菌体间的相互作用关系、解析多环芳烃的传质及其降解动力学过程,获得以下研究结果：(1)以焦化废水底泥为菌源,经驯化培养分离出10株降解多环芳烃的菌株,其形态特征互有差异,细胞表面疏水性差异显著,具有一定的多样性。经分子生物学和生理生化特征鉴定,其中CY4为杀鲑气单胞菌(Aeromonas salmonicida),目前从多环芳烃的降解文献中未见该株菌的报道；HY7为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。且CY4菌和HY7菌能利用的底物较为广泛,对芘的5d去除率达到35%以上。(2)优势菌对混合多环芳烃降解时,分子结构越简单、溶解度越大,其竞争代谢能力越强,表明优势菌降解混合多环芳烃时,不同结构的多环芳烃分子间存在明显的竞争代谢；同时,在混合多环芳烃降解时,会使其中某个多环芳烃的代谢速率比单一降解时加快,说明多环芳烃分子间存在协同代谢。实验结果表明,按照顺序芴、菲、蒽、荧蒽、芘,竞争代谢能力逐渐减小,HY7菌对混合蒽菲芘中的蒽、芘降解率分别比单一碳源时的降解率提高了12.7%、5.5%。(3)混合菌种降解多环芳烃时,菌种间也存在着相互影响。受试的三种菌株HY3菌、HY6菌和HY7菌均有降解多环芳烃的能力,混合时相互可产生抑制、协同等作用,其中HY7菌在降解体系中是一个强势的菌株,HY3菌和HY6菌的存在能提高HY7菌的降解作用。(4) GC-MS结果表明,多环芳烃转化产物一般是含有多酚羟基和羰基或羧基的化合物。降解前期酚类化合物含量较多,后期羧酸性化合物含量较多。转化产物对母体环进一步降解一般表现出促进作用。外加蒽的转化产物混合物,156h蒽的累积降解率可提高3.07-6.10%,外加菲的转化产物混合物使菲60h内累积降解率可提高13.14-30.35%。(5)多环芳烃降解过程涉及到多个环节：多环芳烃的溶解、吸附、“溶入”细胞壁、跨过细胞膜进入细胞内部、胞内酶氧化等。实验结果表明,传质过程各环节对整个降解速率的影响很大。菌体对多环芳烃的吸附速率远远大于其降解速率,造成降解时多环芳烃在菌体表面和内部的富集。多环芳烃的表观降解速率远大于其溶解速率,因此,多环芳烃降解过程中,溶解过程是降解过程中的限速步。(6)论文考察了降解过程中,菌体对多环芳烃分子的捕获富集特征。整个降解过程中,细胞表面、细胞壁中、细胞内部对芘均有富集迹象,从芘的分布特点看,细胞表面富集的芘最多,占降解体系中芘总量的1.1～2.9%。细胞内部和细胞壁中的芘富集量相差不大,占降解体系中芘总量的0.3～0.6%。并且,芘不会在细胞表面持续累积,而是不断的传到细胞内部被降解。(7)多环芳烃溶解过程可用方程Ct=Cs+Ce-kAt描述,通过实验得到了几种多环芳烃溶解动力学参数Cs和kA,计算Vmax=kACs得到了最大溶解速率。加入微生物表面活性剂,蒽的溶解度可增大1.23倍,最大溶解速率可增大3.15倍；菲的溶解度可增大1.47倍,最大溶解速率增大了1.62倍；芘的溶解度增大4.50倍,其最大溶解速率增大了7.51倍。(8)菌体表面对多环芳烃的吸附动力学实验结果表明,菌体对菲、芘的吸附可以快速达到饱和。其吸附过程可以用拟二级动力学方程描述,通过实验得到了相应参数k2和qe值。上述研究结果,对于深入理解多环芳烃的生物降解过程,实现多环芳烃污染环境的生物修复过程有一定的指导意义。