固定化微生物技术具有反应易于控制、稳定性强、污泥产生量少、良好保持菌活性、能够去除高浓度有机物及难降解物质等优点，且固定化的微生物因其更好的结构稳定性以及对环境变化的抵抗能力使连续、稳定的生物还原过程成为可能，因而是一种有潜力的污染物去除方法。但是，由于电子转移受到包埋载体的限制，该生物还原过程的效率受到限制。在本论文中，我们改进了微生物包埋技术，将具有良好导电性能的碳纳米管(CNTs)与包埋剂海藻酸钠(AL)凝胶混合，包埋Shewanella oneidensis MR-1，将得到的AL/CNTs/MR-1小球用于污染物的还原。Cr(Ⅵ)、甲基橙、硝基苯分别作为典型的重金属和具有不同还原途径的有机污染物被用作降解对象来探索这种方法的有效性。研究发现CNTs显著促进S.oneidensis MR-1对Cr(Ⅵ)、甲基橙、硝基苯的生物还原过程;我们结合电化学方法、生物技术等手段研究了CNTs在这个体系中的作用机理。该研究获得以下主要结果:　　 (1)在还原无机污染物Cr(Ⅵ)的过程中，AL/CNTs/MR-1小球对Cr(Ⅵ)的还原明显快于AL/M-1小球，这说明CNTs的加入加快了Cr(Ⅵ)到可溶性Cr(Ⅲ)的还原过程。电化学实验证实了CNTs是通过促进电子传递而加速了Cr(Ⅵ)的还原。　　 (2)试验表明，AL/CNTs/MR-1小球还原Cr(Ⅵ)的最适MWCNTs掺杂浓度、温度及pH分别为0.5％、30℃、6.0～7.0; CNTs的加入可以促进Cr(Ⅵ)的还原速率，且该包埋体系的最优降解条件与细胞的生长条件基本一致。这说明，环境因素主要是通过影响细胞的生理活性来影响该包埋体系的降解速率。　　 (3)在胞外还原有机污染物甲基橙的过程中，在海藻酸钠/MR-1包埋体系中掺杂0.5％(w/v)的CNTs后，甲基橙的还原速率增大了43％;由于S.oneidensisMR-1主要通过胞外还原过程降解甲基橙，且MtrA-MtrB-MtrC途径是其主要电子传递途径，因此，在这一过程中CNTs把S.oneidensis MR-1从胞内传递到OmcA/MtrC上的电子传递给甲基橙，起到了类似于电子穿梭体的作用。　　 (4)在部分胞内还原有机污染物硝基苯的过程中，在海藻酸钠/MR-1包埋体系中掺杂0.5％(w/v)的CNTs后，硝基苯的还原速率增大了约80％。加入CNTs包埋MR-1之后， OmcA/MtrC电子传递通路在硝基苯的降解中起作用，进一步证明CNTs可以接受OmeA/MtrC上的电子并将其传递到污染物上，在污染物还原中起到了类似电子穿梭体的作用。该过程改变了电子流的流动途径。