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近年来,由于人类活动加剧所导致的水体硝酸盐氮污染越来越严重,硝酸盐氮对环境经济和人类健康造成重大影响。生物反硝化脱氮是去除氮污染的有效方法之一。但传统反硝化工艺反应速率低,水力停留时间长,有关提高生物反硝化速率的技术成为研究热点。最近20年国内外学者的研究证实,具有醌类结构的化合物可作为氧化还原介体能够加速氧化还原反应中电子供体与电子受体间的电子传递速率,如加速偶氮染料、多氯联苯化合物(PCBs).硝基芳烃等污染物的氧化/还原速率。但有关水溶性醌类化合物作为氧化还原介体催化强化反硝化的研究还鲜有报道。基于醌类介体的这一特性,遂将其引入到反硝化体系中,深入系统研究介体催化强化反硝化脱氮过程。本研究系统开展了不同醌类介体及其浓度对反硝化脱氮过程的影响(pH、氧化还原电位和亚硝酸盐积累),并从生物化学和电化学方面完善了介体加速机理,以期为解决反硝化速率过慢的问题提供了新的途径。筛选了五种结构相似的醌类氧化还原介体(AQS,α-AQS, AQDS,1,5-AQDS和2,7-AQDS),考察了Paracoccus versutus sp.GW1的醌呼吸反硝化特性及五种介体催化强化Paracoccus versutus sp.GW1反硝化的特性。研究结果表明,Paracoccus versutus sp.GW1能利用醌类介体作为其电子传递链中的电子受体进行呼吸,使醌类介体还原为相应的氢醌形式并从中获得能量加速菌体的生长；介体加速Paracoccus versutus sp.GW1反硝化的最佳试验条件：最适温度为35℃,最适pH值为7.0,最佳碳源为丁二酸钠,最适碳氮比为6,最高硝酸盐氮耐受浓度为1000mg/L；在35℃条件下,采用间歇试验法,五种介体浓度均为0.24 mmol/L时,可分别提高硝酸盐氮降解速率1.14-1.63倍,其从大到小顺序为：AQDS> 1,5-AQDS>2,7-AQDS> AQS >a-AQS;介体可降低Paracoccus versutus菌株GW1硝酸盐降解过程中氧化还原电位约33 mV-75 mV;介体催化强化硝酸盐降解过程中pH变化趋势与空白对照组类似,最终pH稳定在9.0左右；在0～0.32 mmol/L介体浓度范围内,体系硝酸盐氮降解零级反应速率常数K与介体的浓度C呈线性关系。同时,通过生物化学(电子传递链抑制剂)和电化学(循环伏安法)方法对介体催化强化Paracoccus versutus sp.GW1反硝化的机理进行了研究,推测机理为：①介体可有效缓解典型电子传递链抑制剂对Paracoccus versutus sp.GW1反硝化的抑制作用,醌类介体加速反硝化与电子传递密切相关。②介体的加入可以促进亚硝酸盐的生成和积累,作用位点可能在电子从NADH向硝酸盐氮还原酶NaR传递过程中的某处。③五种醌类介体的循环伏安氧化还原电位在-270--70mV之间,与电子传递链前端(NADH-Q还原酶、CoQ)电位接近,介体可能在电子从NADH向CoQ传递过程中起加速电子传递的作用。④介体的加入可降低反应体系的氧化还原电位,使其介于电子供体(丁二酸钠)与电子受体(硝酸钠)之间且更具有还原性,有利于硝酸盐的还原从而加速反硝化。本课题丰富了氧化还原介体在水处理领域的应用,介体催化强化技术为解决生物脱氮技术存在降解速率低的问题提供了有效解决途径。本研究对氧化还原介体加速反硝化的实际应用奠定了一定的理论与技术基础