多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs）等有机污染物通过各种途径在环境中累积,极大地威胁到人类健康和生态环境安全。有机污染土壤中活性降解菌与土壤中矿物之间缓慢、持续的共存关系是表生环境中特别重要的环境地球化学过程之一,对土壤中PAHs的修复起着重要的调控作用。本论文选取PAHs中的模式化合物菲（Phenanthrene）为研究对象,利用从PAHs污染土壤筛选出的高效降解菌—鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas sp.）GY2B,与自然界广泛存在的粘土矿物蒙脱石（Mt）结合,构建粘土-微生物复合体,极大地提升了对菲的降解效率。同时,为进一步探究菲、降解菌、蒙脱石三者之间相互作用机制,将此复杂体系划分为微生物在矿物表面的吸附、矿物对微生物生长及活性的影响、微生物对矿物的理化性质和结构的影响等方面,即通过对吸附、降解、矿物溶解等过程的深入剖析,系统地阐述粘土-微生物复合体中粘土与微生物的界面反应机制、菲的降解机理、细菌对矿物理化性质的影响机制,以期为菲等PAHs的生态修复和矿物材料的环境应用提供理论支撑。上述研究取得以下成果:（1）探究了菲生物降解过程中细菌对矿物（包括蒙脱石和硬脂酸改性蒙脱石）的结构、表面形貌及物理化学性质的影响。首先,进行了微生物-矿物复合体对菲的降解实验,在48 h内复合体对初始浓度为100 mg L^-1的菲能够降解达到99%以上,相比游离GY2B的降解（约为80%）,经蒙脱石吸附固定后的复合体对菲的降解具有明显的优势,表明粘土矿物的加入促进了细菌的增殖和菲的降解。然后采用多种表征手段评价细菌对蒙脱石及改性蒙脱石结构和形貌的改变,特别是测定溶液中矿物主要元素Si和Al的溶出浓度,揭示了矿物溶解过程中四面体片中Si的优先溶出规律。最后,对粘土矿物介导菲降解过程中矿物的溶出机制进行了分析,即pH效应和配体促进共同作用的结果。（2）揭示了鞘氨醇单胞菌GY2B在蒙脱石表面吸附作用机制。采用吸附动力学和吸附热力学模型结合扩展DLVO理论研究了细菌在蒙脱石表面的吸附过程。实验结果能够很好地符合准二级动力学模型（R²=0.997）和Langmuir模型（R²=0.995）。热力学分析揭示了此吸附过程为物理吸附过程的本质,这点能够被扩展DLVO理论证实。测定了不同离子强度下蒙脱石与细菌的表面特性（Zeta电位,水动力学直径和疏水性）,并以此计算了它们之间相互作用能,结果显示在低离子强度下（1-20 m M）,细菌吸附在矿物表面主要受长程DLVO力驱动（如静电斥力）,而在高离子强度下（50-100 m M）,短程（分离距离<5 nm）疏水性作用力和范德华力在矿物对细菌的吸附过程中起到重要作用。（3）在低有机质水环境下,系统研究了两种典型粘土矿物蒙脱石、高岭石对水相中低浓度(1 mg L^-1及以下)菲的吸附特性和吸附机理。探究了不同环境因素如反应时间、溶液pH、矿物投加量、离子强度、温度等因素对矿物吸附菲的影响。实验发现,在反应开始60 min内菲便能快速达到吸附平衡,且准二级动力学模型与实验数据能够很好地吻合。实验中溶液pH对菲吸附过程的影响并不明显,这是由于菲在选定的pH范围内无法发生电离导致的;离子强度的加入能够极大促进菲在矿物表面的吸附,这主要是由于盐析作用。矿物对菲的吸附过程是一个放热过程,低温更有利于菲的吸附。饱和阳离子蒙脱石吸附实验表明,菲在矿物表面的吸附过程既有疏水性作用的驱动,又受到矿物比表面积和层间可交换阳离子类型的影响。实验中蒙脱石对菲的吸附能力明显优于高岭石,一是由于比表面积的差异,二是与阳离子交换能力的强弱有关。