影响石油生物降解的因素众多,但多个因素如何影响降解过程是研究难点和薄弱点。本文基于正交试验与Box-Behnken试验,探讨了10种常见石油降解菌和生物表面活性剂（Surfactin类）对石油微生物降解的影响,建立了多因素优化石油微生物降解的实验方法。运用GC-MS分析添加生物表面活性剂后石油参数变化和降解程度增加,运用ESI FT-ICR MS（傅里叶变换离子回旋共振质谱）分析了降解前后石油极性化合物的变化规律。最后通过典型的石油中的杂原子化合物的降解实验,探索生物表面活性剂在石油杂原子化合物微生物降解过程中的作用。研究发现:（1）生物表面活性剂是多菌种降解石油的过程中最主要的影响因素,能显著（P<0.05）的影响石油降解率。菌种类型是石油饱和烃组分生物降解的最主要影响因素,生物表面活性剂是影响芳烃、胶质和沥青质组分的最主要的因素。研究所用菌种中,解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）和假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）在石油降解过程中具有重要的作用,是本实验的最优降解菌。此外,不同的菌种和生物表面活性剂的添加浓度配比对于石油降解具有重要的影响,在本实验中,菌种添加量5%（v/v）,生物表面活性剂粗品添加量200mg/L降解效果最好,理论情况下25d最高降解率可达63.78%。利用正交和Box-Behnken试验筛选最优降解菌和最优菌种复配具有分析因素多、实验量少、菌种兼容性好等优点,具有较好的应用前景。（2）添加生物表面活性剂能提高石油微生物降解等级。在30 d实验周期中添加生物表面活性剂对正构烷烃降解的促进十分明显,使甾烷化合物中C₂₇、C₂₈和C₂₉规则甾烷相对含量变化明显,但是对藿烷系列的化合物相对变化影响不明显。P（菲）和MP（甲基菲）是本实验石油芳烃组份中变化最为明显的部分。各参数反映石油降解程度灵敏度从高到低为正构烷烃参数>芳烃参数（菲系列和二苯并噻吩系列）>甾烷参数>藿烷参数,其中Pr/nC₁₇和Ph/nC₁₈变化最为明显。（3）微生物降解后石油中的极性化合物含量发生明显变化。石油微生物降解后N1和N1O1类物质的含量降低,O1类物质的含量有一定的增加,O2类物质的含量降低,但是其相对含量有一定的上升,而O3和O4类化合物的含量增加明显,石油的氧化性提高。在添加生物表面活性剂后促进了微生物对N1类物质的降解,并产生很多低不饱和度的N1类物质（DBE<9）,其中DBE=9的咔唑类物质相对抗微生物降解能力较弱。同时添加生物表面活性剂还促进了O1类和O2类物质的进一步的转化,O1和O2类物质含量降低,但O2类物质碳数的分布范围更加广,高碳数（>18）的含量降低并产生了很多低碳数（<14）的O2类物质。（4）实验菌种中马尔他布鲁氏杆菌（Brucella melitensis）能降解石油中典型的极性化合物,添加生物表面活性剂能提高马尔他布鲁氏杆菌（Brucella melitensis）对极性单体的降解,其中咔唑的降解率提高52.33%达到了97.27%,变化最为明显。添加生物表面活性剂实验组检测到很多小分子化合物并且有很大的“UCM”峰,可能是微生物的代谢产物,说明其能提高微生物代谢过程和生物量。