多环芳烃(PAHs)由两个或者多个芳环组成的多种有机化合物。菲(PHE)是其中的一种三环化合物,它具有持久性,遗传毒性和致畸性,已经证明它对人类健康具有潜在危险。泥浆生物反应器技术作为一种有效且可行的技术,被应用于土壤中持久性有机物的降解。目前针对泥浆反应器的研究大多数只考虑总体效率,对于污染物的去除机理以及处理前后土壤微生物群落的变化关注较少。本试验以菲为目标污染物,在细化泥浆反应器的反应条件的基础上,利用生物刺激方法激发土壤中土著菌群的降解活性,提高降解效率。通过高通量测序技术探索在修复过程中土壤微生物群落组成和多样性与污染物降解之间的相互关系,了解菲污染土壤对生物刺激修复过程的生态响应。本试验采集中国矿业大学环测学院西门南侧花园土壤,添加100mg/L的菲经过老化处理后加入泥浆生物反应器中进行降解研究。通过逐步细化泥浆反应器反应条件发现在碳氮磷比例(100:10:1)、共代谢物为乙酸钠(200mg/L)、搅拌速度220r/min、曝气量1.5L/min、表面活性剂(鼠李糖脂10mg/L)或玉米油(2g/L)生物刺激的条件下,初始菲浓度为100mg/L时,3天后PHE的降解可以达到98%以上。将试验的结果进行主成分分析,我们发现泥浆生物反应器基本运行条件是主要的影响因子,即搅拌速度和曝气量。添加营养物质是次要影响因子,其中氮源和共代谢物质影响较大。而添加表面活性剂或玉米油的影响相对较小的。因此在实际污染场地修复的应用中,最关键的就是调节泥浆反应器的基础运行条件以及补充必要的营养元素。在此基础上再添加玉米油或者表面活性剂可进一步促进菲的降解。通过高通量测序的结果,进一步探索生物刺激法对污染土壤微生物多样性的影响。经过微生物群落分析发现,处理后菌群的相对丰富度减少,菌种偏向均一化。Proteobacteria(变形杆菌),Actinobacteria(放线菌)和Chloroflexi(绿弯菌门)是最主要的门,几乎在样本中占据65%。Proteobacteria(变形杆菌),Acidobacteria(酸杆菌门)和Bacteroidetes(拟杆菌)构成了PAHs土壤细菌群落结构稳定且重要的组成部分。Gammaproteobacteria(芽单胞菌门)是受到生物刺激影响最大的菌群。另外,生物刺激的作用下邻苯二酚双加氧酶活性增加;水杨酸羟化酶,原儿茶酸4,5-双加氧酶等酶的丰度增加。说明生物刺激作用下会改变土壤细菌群落结构,使具有PAHs降解作用的菌群比例增加,降解相关酶活性增加。将该方法应用于天津某实际PAHs污染场地的土壤修复。结果显示添加5g/L的玉米油或10mg/L的鼠李糖脂都可以使污染场地的大多数PAHs的降解率达到45%以上。其中添加玉米油对2-3环PAHs的降解率更高,7天可达到70%;而对于3环以上的PAHs来说,添加生物表面活性剂的降解效果更高,7天可达到42%以上。