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生物修复凭借其低成本、无二次污染等优势,成为石油污染治理的最主要途径。本文以多环芳烃芘和正十六烷两种石油污染物为目标碳源,研究微生物胞内代谢变化及目标碳源的降解情况。首先从富含石油污染物的土壤中取样,将土样依次在以2%原油,2g/L芘,4g/L芘为唯一碳源条件下驯化,驯化过程中辅以DGGE技术动态监测菌群结构变化,驯化末期DGGE条带测序结果表明最终稳定体系中菌群构成为Cellulosimicrobium sp.、Pseudomonas sp.、Rhodococcus sp.和Bacillus sp.;并且从驯化末期的体系取样进行筛菌操作,筛选出4株能够有效降解多环芳烃芘的菌株,并对其进行形态学观察和16S rDNA种属分类鉴定,鉴定结果与DGGE条带测序结果相一致。其次,以驯化末期DGGE条带最亮的菌株即红球菌Rhodococcus sp.T1为研究对象,发现相较于单底物碳源,在芘和正十六烷混合碳源体系中,芘的降解率提高了25.44%,而正十六烷的降解率下降了13.36%。对各碳源培养体系胞内物质进行代谢组学解析,解析数据由SIMCA13.0软件进行主成分分析,发现不同碳源培养条件下菌体胞内代谢存在明显的差异。即相较于烷烃,多环芳烃芘抑制了氨基酸合成,导致蛋白质分解,降低能量代谢水平,使脂肪酸在胞内大量积累。对胞内代谢物进行进一步分析发现以芘为碳源的体系中细胞有氧呼吸受到很大抑制,导致细胞内甘油和乙醇大量积累,减缓了有机污染物降解速率。最后,根据考察代谢组学分析结果设计实验,从酸碱度,盐浓度,添加营养物和表面活性剂四个方面优化底物降解,我们发现:T1降解芘或正十六烷合适的酸碱、盐浓度条件为pH7、0.5%NaCl,此时两者5d降解率最大,芘为55.35%,十六烷为96.75%;添加10mg/L的酵母粉,芘15d的降解率达到最高值96.4%,而添加5mg/L的酵母粉,能使十六烷5d内降解完全。添加过量的酵母粉则会使两单碳源体系中底物降解率均出现下降现象;添加90mg/L的鼠李糖脂能使芘及正十六烷降解最好,即芘5d降解率达到78.32%,十六烷3d降解率90.45%。当表面活性剂的浓度提高至120mg/L时底物降解率均下降。这些结果表明合适的酸碱度及盐浓度、添加适量的营养物和表面活性剂有助于石油污染物的降解。