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生物降解特别是微生物降解被认为是去除环境中多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)的主要途径,但是目前的微生物降解研究主要以好氧降解和厌氧降解为主。有研究表明,低氧环境(水中溶解氧DO范围在0-4.5mg/L之间)广泛存在于沼泽、湖泊、土壤中,而多环芳烃的低氧降解却鲜有研究。通过调查,在太湖竺山湾采集了受PAHs污染的底泥样品,检测了底泥中的多环芳烃含量。在8%氧气条件下,初步筛选出6株菲降解菌和8株芘降解菌,以此为基础,系统研究了降解菌对菲和芘降解效果,最终获得了一株高效降解菲的菌株和一株高效降解芘的菌株。基于16S rDNA序列比对分析和系统发育树构建等手段,鉴定了该两种菌株的属。借助气相色谱——质谱联用技术对降解中间产物进行定性分析,初步探讨了两种菌株在低氧条件下对菲、芘的代谢途径。论文主要研究内容和结果如下：(1)2012年11月,调查并采集了竺山湾底泥样品。经现场测定,表层沉积物的溶解氧在1.71-5.66mg/L之间,属于低氧环境。底泥中的NO3-、SO42-、Fe3+等电子受体浓度分别为1.12～3.20mg/kg.55.0～725.0mg/kg、7.9～93.4mg/kg。采用GC-MS联用技术分析了太湖竺山湾11个点位的16种多环芳烃浓度,含量为61.2-2032.3n//g。湖滨带沉积物多环芳烃以煤、石油等化石燃料高温燃烧为主要来源,而湖中心沉积物主要为油类泄漏污染源。生态风险评价表明,湖滨带表层沉积物并不存在严重的多环芳烃生态风险,但是部分区域的某些多环芳烃浓度超过多效应区间低值(Effects range low, ERL),可能存在着对生物的潜在危害,需加强生态风险防范。通过致癌风险分析,发现11个点位的TEQBaP浓度范围是0.28-358.3n//g,平均值为186.2n//g,其中7种高环PAHs是TEQBap的主要贡献者,DBA和BaP是TEQBap的最大贡献者。湖滨带点位均超过荷兰土壤标准TEQBaP目标参考值(33.0μg/kg),表明研究区域沉积物中PAHs已具有一定的潜在致癌性。(2)采用以菲(Phenanthrene, phe)和芘(Pyrene, pyr)为唯一碳源,运用富集培养、定时定量转接驯化培养的方法,在8%氧气条件下,从竺山湾底泥中初步分离筛选出6株具有菲降解能力的菌株和8株具有芘降解能力的菌株。再经降解实验测定它们对菲和芘的降解效率,进一步筛选出一株菲低氧高效降解菌,10天对菲的降解效率达100%,命名为ZS;一株芘低氧高效降解菌,50天对芘的降解效率达50%,命名为ZS2。研究发现,由于水中溶解度和苯环数目的不同,芘的低氧降解效率要比菲低很多。并且与其它相关研究相比,多环芳烃的低氧降解速率明显介于好氧降解与厌氧降解之间。(3)通过细菌形态特征观察,结合16S rDNA序列分析、构建系统进化树等方法,对这2株多环芳烃高效低氧降解菌(ZS1、ZS2)进行了鉴定。经鉴定,ZS1属于Klebsiella(克雷伯氏菌属),命名为Klebsiella sp. ZS1,序列提交至GenBank数据库,获得登录号(Accession)为KF974531; ZS2属于Bacillus(芽孢杆菌属),命名为Klebsiella sp. ZS2,序列登记号为KJ004566。(4)采用正已烷／二氯甲烷(1：1；V/V)液液震荡萃取法提取降解产物,利用GC-MS法分析了微生物降解菲过程中产生的部分代谢中间产物情况,初步分析菲和芘的低氧降解途径。克雷伯氏菌ZS1降解菲时,主要产生开环烃类化合物、单苯环烃类化合物、含硫、氮化合物等。根据中间产物可推测ZS1菌在降解菲时,首先通过双加氧酶的作用在芳烃上加氧,生成邻苯二甲酸类物质,然后发生环裂解反应生成大量有机羧酸类物质。芽孢杆菌ZS2降解芘时,主要检测到的中间产物包括香豆素类、邻苯二甲酸类、二氢芘、单羟基芘、直链烃类等。从降解产物情况可推测ZS2菌在降解芘时,可能存在两种途径,途径一：在加氢酶的作用下,生成4,5-二氢芘或3,5-二氢芘,然后开环断裂生成2环或3环类物质；途径二：在单加氧酶或双加氧酶的作用下,开环生成香豆素类物质,然后继续分解生成小分子有机羧酸类物质。