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聚丙烯酰胺在油田开发中已得到广泛地应用，注入系统中存在的聚丙烯酰胺粘度损耗、注入管线生物腐蚀以及残余聚丙烯酰胺在环境中积累等一系列问题日益突出。因此，系统地开展注聚系统中微生物群落组成及分布、生物膜组成特征以及微生物对聚丙烯酰胺降解的研究将为上述问题的解决提供理论依据。本文利用分子生物学及现代仪器分析方法分析了油田聚丙烯酰胺注入系统流动相中微生物的群落结构，解析了注聚管线发育的生物膜组成及代谢产物特征，分析了氨氧化细菌的分布，研究了好氧微生物及纯培养菌对聚丙烯酰胺的降解作用，探索了微生物群落结构、聚丙烯酰胺降解及生物膜组成之间的关系，主要研究结果如下: 针对注入系统中流动相样品存在的粘度损耗问题，采用16S rRNA基因克隆文库方法研究了注入管线中不同流动相样品中的细菌和古菌的组成，获得了聚丙烯酰胺注入系统中微生物群落组成及分布的基础信息。结果表明，样品中的细菌丰富多样且划分为9个纲包括Betaproteobacteria、Epsilonproteobacteria、Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria、Deltaproteobacteria、phingobacteria、Spirochaetes、Lentisphaeria和Flavobacteria。其中2个目Bukholderiales和Pseudomonadales的相对丰度最高。沿聚丙烯酰胺溶液输送方向，Bukholderiales的相对丰度从95％降低到24％，Pseudomonadales的相对丰度从2％升高到60％，Burkholderiales与温度、聚丙烯酰胺浓度以及Na+、K+和NH4+的浓度呈正相关性，Pseudomonadales与NO3-浓度、pH、传输距离正相关。样品中在Pseudomonadales目中相对丰度很高的Acinetobacter sp.的降解作用是导致聚丙烯酰胺流动相粘度降低的主要因素之一。古菌分为4个目包括Methanomicrobiales、Methanosarcinales、Methanobacteriales和Thermoplasmatales。Methanosarcinales为优势菌，相对丰度50％以上，Methanosarcinales与pH、和NO3-浓度以及传输距离正相关。 针对注聚管线中发育的生物膜，分析了微生物群落分布及代谢产物特征，表明聚丙烯酰胺被生物膜中的微生物所利用而降解成为低分子量聚合物，最终生成小分子的化合物。生物膜样品中细菌共分为11个科包括Pseudomonadacea、Rhodocyclaceae、Desulfobulbaceae、Alcaligenaceae、Comamonadaceae、Oxalobacteraceae、Bacteriovoracaceae、Campylobacteraceae、Flavobacteriaceae、Clostridiales incertae和Moraxellaceae。古菌共分为3个目包括Methanosarcinales、Methanomicrobiales和Thermoplasmatales。生物膜中胞外聚合物主要为蛋白质、腐殖酸、糖醛酸和多糖，其中，蛋白质(63％)和多糖(23.7％)为主要成分;小分子化合物主要有单鼠李糖脂、α-氨基脂肪酸、甘露糖、鼠李糖、挥发性有机酸等。与流动相样品相比，生物膜样品中聚丙烯酰胺的总有机碳含量降低、酰胺基团侧链水解后转变为羧酸基团、粒径减小及颗粒减少，生物膜中聚丙烯酰胺粘均分子量降低60％。由此可见，生物膜中聚丙烯酰胺作为微生物的碳源或氮源而在微生物的作用下发生了降解，促进了生物膜中微生物的生长。结合微生物丰度分析结果，初步显示Oxalobacteraceae、Flavobacteriaceae、Alcaligenaceae、Pseudomonadaceae和Desulfobulbaceae在聚丙烯酰胺生物降解过程中起到了主要作用。 针对注聚系统中聚丙烯酰胺作为氮源被微生物降解与系统中氮循环是否存在一定关系的问题，对注聚系统中样品的总细菌和氨氧化细菌群落分布进行了分析，发现注聚系统中发育着氨氧化细菌，获得了参与聚丙烯酰胺中氮循环的相关微生物组成信息。结果表明采出水样品中的总细菌共分5个科:Rhodobacteraceae、Caulobacteraceae、Moraxellaceae、Campylobacteraceae和Hyphomonadaceae。对比发现，采出水样品的细菌多样性和菌浓较少，且与注聚系统中的其他样品的细菌类型差别较大。氨氧化细菌功能基因文库分析发现采出水样品中的功能基因序列LDQPAM-6-10与分泌ammoniamonooxygenase（氨单加氧酶）的Nitrosospira briensis相似度很高。其他样品中具有氨氧化功能基因菌与NCBI数据库中已知的可培养AOB相似度低于50％，说明它们可能属于具有好氧氨氧化功能的新菌。 为了进一步考察注聚系统样品中微生物对聚丙烯酰胺的降解作用，以生物膜和回注水样品的混合菌为菌源，采用聚丙烯酰胺为底物对混合液中微生物进行了好氧驯化培养并分离单菌，利用选择性培养基当以聚丙烯酰胺为氮源时分离得到两株单菌NDPAM1和NDPAM5。当以聚丙烯酰胺为碳源时一株单菌CDPAM9，经测序鉴定三株菌分别与Enterobacter cloacae、Pseudomonas mendocina strain ASC2和Pseudomonas mendocinaymp相似度分别为98％、97％、97％，结果表明，当以聚丙烯酰胺为碳、氮源进行培养时，微生物对聚丙烯酰胺的降粘率为23％，高于单菌Enterobaer cloacae(NDPAM1)的降粘率16％，检测到细菌的浓度和多糖浓度都有升高。结果进一步说明注聚系统的现场样品中发育着对聚丙烯酰胺具有降粘作用的微生物。 本研究明确了生物膜中聚丙烯酰胺主要降解菌及降解产物，氨氧化细菌在降解聚丙烯酰胺过程中参与了氮循环，注入系统中微生物好氧培养菌群和纯培养单菌对聚丙烯酰胺粘度损失的作用。研究结果丰富了对注聚系统流动相中细菌和古菌的组成和多样性的认识，揭示了为注聚系统中导致粘度损失的微生物群落及优势菌，对导致堵塞和腐蚀的生物膜的研究和治理、聚丙烯酰胺应用中的粘损控制，以及环境中残留聚丙烯酰胺的生物降解等研究和应用具有重要理论意义和参考价值。