海洋油气藏的形成可能与石油矿藏挥发性轻烃组分的近地层渗漏富集有关,而油气轻烃组分在渗漏过程中被上覆层沉积物和底层海水拦截,容易发生溶解和物理、化学吸附；在合适的地质条件下,微生物的存在会使轻烃组分发生复杂的生物化学作用。本研究选取渤海油气田附近的沉积物,在好氧条件下,成功富集得到了不同菌落形态的轻烃降解菌,利用16S rDNA技术对富集培养后的轻烃降解菌进行文库的构建和分析。发现沉积物经C1-C5富集后的生物多样性较低。古菌同源序列,产甲烷古菌Methanotorris igneus的发现,表明烃类降解菌和产甲烷古菌存在共生关系；氨氧化古菌的大量发现,表明甲烷氧化过程与氨氧化过程相互耦联。细菌同源序列,以嗜甲基菌(Methylophilales)、甲基球菌(Methylococcales)和红细菌(Rhodobacterales)为主,同时发现了假单胞菌(Pseudomonadales) Acinetobacter venetianus,这四类细菌在烃类的降解过程中发挥了主要作用。以C4-C5为碳源的结果表明文库生物多样性也较低,细菌同源序列分属于拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)。其中,假单胞杆菌属(Pseudomonas)占文库序列的66%、不动杆菌属(Acinetobacter)占文库序列的14%、固氮弧菌属(Azoarcus)占文库序列的8%和黄杆菌属(Flavobacterium)占文库序列的4%,为优势菌属,这些菌属具有明显的烃类生物降解作用。随后,模拟海洋微环境,向脱气的海洋沉积物中注入已知浓度的轻烃混合标准气体,探究轻烃在海洋沉积物中的吸附与解吸行为。吸附试验结果表明,溶解和吸附作用使轻烃各组分发生显著的变化,即：引起低碳原子轻烃的变化以溶解作用为主导,引起高碳原子数轻烃的变化以吸附作用为主导；同时,同碳数的烯烃较烷烃更容易被溶解,正构烷烃较异构烷烃更容易被吸附。解吸附试验表明,热解吸可以起到解吸附的作用,且溶解态轻烃相对于吸附态轻烃更容易被解吸。最终,利用富集得到的轻烃降解菌模拟轻烃的生物降解,探讨了油气微生物对甲烷(C1)、乙烷(C2)、丙烷(C3)、丁烷(C4)、戊烷(C5)等轻烃组分的降解规律。结果表明,富集轻烃降解菌对轻烃各组分产生明显的降解作用,培养基的溶解作用和沉积物的吸附作用均可被忽略。Cl-C5轻烃的生物降解曲线呈明显的反“S”型,微生物对不同轻烃的降解作用具有选择性：碳数越少的轻烃组分越容易发生生物降解,正构烷烃较碳数相同的异构烷烃更容易发生生物降解。研究结果对于探明海底环境对轻烃的作用机制,认清海洋油气藏的成矿机理,深入了解油气藏海域生态地质环境中细菌的物质代谢特征及多样性,指导微生物油气勘探具有重要意义。