生物修复是恢复受污染的土壤和地下水的最经济有效的方法之一。但是，其效率常常受到两大影响因素的阻碍：有机污染物低的生物可利用性以及有机污染物对微生物的毒性。表面活性剂和环糊精对有机化合物具有良好的增溶能力，这使它们成为提高污染物生物可利用性的促进试剂，现已被应用于生物修复的研究。另外，环糊精的空腔对有毒有机污染物具有脱毒作用，这已被文献报导，但表面活性剂胶束的脱毒作用还未见文献报导。本文首次比较了这两类添加剂对假单胞菌降解高浓度硝基苯的影响，并且研究了环糊精对生物修复2-硝基联苯污染土壤的影响。基于实验取得的结果，我们认为环糊精及其衍生物对环境无毒无害，对降解也产生了明显的促进作用，所以它将有可能取代表面活性剂，成为生物修复领域中有应用前景的安全试剂。 本论文的主要研究内容概括如下： 1.通过富集培养和分离纯化，获得一株能以硝基苯为唯一碳源、氮源和能源的细菌，测定了该菌的16SrDNA序列(已在GenBank中登记了该序列，其登录号为AY339889)。将该序列与GenBank中的相关数据进行相似性分析，结果表明，该菌株属于假单胞菌属(Pseudomonas)。从系统发育树上可以看出该菌株与Pseudomonasmarginalis聚为一群，但两者的相似度只有73％，说明这株菌具有独特的遗传特性。 2.研究了假单胞菌对120.5mg/l～682.5m/ll初始浓度的硝基苯的降解，随着硝基苯浓度的增加，降解菌生长的延滞期变长，表明高浓度的硝基苯对降解菌产生了抑制作用，其降解动力学可用Haldane方程来描述，最大比基质去除速率Vm=2.91h-1，饱和常数Ks=66.1m/l，抑制系数Ki=752.9mg/l。 3.使用乙酸酐直接衍生处理假单胞菌降解硝基苯的培养液，经GC-MS测定，确认2-氨基苯酚是主要的降解中间产物。另外通过GC-MS测定硝基苯降解液的二氯甲烷提取物，测到氧化偶氮苯的存在，它能在碱的催化作用下由亚硝基苯和N-苯基羟胺反应生成，所以它的存在从反面证实了降解中间产物亚硝基苯和N-苯基羟胺的存在。基于实验结果，我们推测本研究中的假单胞菌可能采用以下途径来降解硝基苯：硝基苯先被假单胞菌还原转化为亚硝基苯，亚硝基苯接着被还原转化为N-苯基羟胺，N-苯基羟胺在酶的作用下发生重排反应生成2-氨基苯酚，2-氨基苯酚进一步被降解释放出氨。 4.利用表面张力法测定了大豆磷脂、Tween80和TntonX-100在无机盐溶液中的临界胶束浓度，它们分别为：363、48和181mg/l。 5.研究了液相体系中不同用量的大豆磷脂对假单胞菌降解硝基苯的影响。大豆磷脂可以作为假单胞菌的唯一碳源，在一定程度上支持其生长。在适宜假单胞菌生长的400mg/l硝基苯浓度下，加入500mg/l大豆磷脂对生物量和硝基苯的完全降解时间无影响，而加入250和1000mg/l大豆磷脂却延缓了细菌的生长和硝基苯的降解，这主要是由于它与硝基苯形成竞争代谢或是由于硝基苯在胶束中的分配降低了其生物可利用性；当硝基苯浓度约为600mg/l时，加入大豆磷脂(高于临界胶束浓度)显著促进了细菌的生长和降解，并且促进效果与加入量成正比，这主要是因为胶束的分配作用对硝基苯产生了脱毒效果，另外大豆磷脂作为辅助碳源增加了生物量，也促进了对硝基苯的代谢分解。 6.研究了两种非离子表面活性剂Tween80和TritonX-100对假单胞菌降解硝基苯的影响。当硝基苯初始浓度约为400mg/l时，加入250和500mg/lTween80对硝基苯的降解基本无影响；加入250和500mg/lTritonX-100却延缓了细菌进入稳定期的时间和硝基苯的完全降解时间。当硝基苯浓度约为850mg/l，Tween80和TritonX-100的用量高于2000mg/l时，两者都显著促进了细菌的生长、硝基苯的降解和中间产物2-氨基苯酚的转化。尽管这两种表面活性剂都能作为唯一碳源供假单胞菌生长利用，但是在硝基苯降解过程中它们都没有被降解菌消耗。根据实验得到的数据，我们认为分配在TritonX-100胶束中的硝基苯它对于降解菌的生物可利用性应比分配在Tween80胶束中的低。Tween80在4000mg/l用量下对降解的促进效果最显著，用量翻倍后效果反而降低，这可能与表面活性剂分子能通过增溶或修饰细胞膜成分从而破坏细菌的功能有关。 7.研究了在假单胞菌降解高浓度硝基苯的过程中添加羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)对细菌生长、硝基苯的去除及中间产物的转化的影响。在适宜降解菌生长的400mg/l硝基苯初始浓度下，加入250和500mg/lHP-β-CD对生物量和硝基苯的降解基本无影响；当硝基苯初始浓度约为850mg/l时，加入HP-β-CD(＞2000mg/l)显著促进了细菌的生长、硝基苯的降解和2-氨基苯酚的生物转化，并且促进程度与加入量成正比。这种促进主要是因为HP-β-CD的空腔对硝基苯和2-氨基苯酚的包合产生了脱毒的效果。当HP-β-CD的加入浓度分别为0，2000，4000mg/l时，降解菌对850mg/l硝基苯的降解都遵循一级反应动力学，降解速率常数由0.0077h-1分别增加到0.0089和0.0161h-1，当HP-β-CD的加入浓度为8000mg/l时，降解菌对850mg/l硝基苯的降解遵循零级反应动力学，其降解速率常数为16.1162mg·L-1·h-1。 8.比较了添加HP-β-CD、Tween80和TritonX-100对850mg/l硝基苯生物降解的促进效果，认为这种促进作用应主要归功于表面活性剂的胶束或环糊精的空腔对底物毒性的屏蔽作用(即脱毒作用)。所以，尽管表面活性剂与环糊精是两类性质完全不同的添加剂，两者在促进高浓度有机污染物的生物降解上的功用却是类似的。如果不考虑其它因素，如硝基苯在胶束中的分配系数以及环糊精空腔对它的包合系数等，我们认为表面活性剂与环糊精对硝基苯降解的不同促进效果是由它们不同的化学结构决定的。表面活性剂的胶束是一种动态结构，而环糊精的空腔却是极稳定的结构。所以分配在胶束中的硝基苯的生物可利用性应比被环糊精包合的硝基苯的高。与此相反，环糊精的脱毒能力应比胶束更强。 9.考察比较了三种羟丙基环糊精(HP-α-CD、HP-β-CD、HP-γ-CD)和两种非离子表面活性剂(Tween80，TritonX-100)对2-硝基联苯的增溶作用。根据由增溶曲线得到的摩尔增溶比率的大小，确定了五种添加剂的增溶能力的大小顺序为：Tween80＞TritonX-100＞HP-β-CD＞HP-γ-CD＞HP-α-CD。两种表面活性剂的增溶能力比三种环糊精的强，这是由这两类物质不同的增溶作用机理决定的。在三种环糊精中，HP-β-CD的增溶能力最强，这可能是因为它的空腔对2-硝基联苯分子的匹配程度最高。 10.研究了HP-α-CD、HP-β-CD、HP-γ-CD、Tween80及TritonX-100对人工污染土壤中2-硝基联苯的解吸过程的影响。在五种添加剂中，HP-β-CD对促进土壤中2-硝基联苯的解吸最有效。TritonX-100和Tween80由于易吸附在土壤上的特性，只有在用量足够大时才显示出促进作用。三种环糊精促进2-硝基联苯解吸的能力大小顺序与它们对2-硝基联苯的增溶能力的大小顺序是一致的，说明环糊精促进解吸的程度可能与其空腔匹配2-硝基联苯的程度有密切关系。 11.考察了添加HP-β-CD、HP-γ-CD对2-硝基联苯在1h内的解吸动力学的影响，并建立了估算2-硝基联苯解吸的最大水相浓度的方程。在HP-β-CD或HP-γ-CD存在下，2-硝基联苯的水相浓度C与时间之间的关系符合曲线方程：C=Cmax(1-e-kt)，其中，Cmax是解吸的最大水相浓度，解吸溶解速率常数k等于0.1591min-1。 12.比较了HP-α-CD、HP-β-CD和HP-γ-CD对假单胞菌在土壤—水体系中共代谢降解2-硝基联苯的影响。实验结果表明：添加HP-β-CD和HP-γ-CD抑制了2-硝基联苯的降解，并且这种抑制作用随其用量增大而增强，这主要是由于这两种环糊精与2-硝基联苯形成了1：1的包合物引起的，这种包合物越稳定，越不易释放出底物供降解菌利用，对降解的抑制作用越明显；HP-α-CD对降解有较弱的促进作用，这主要是因为它能与2-硝基联苯形成稳定性较差的2：1或更高比例的包合物，这种包合物易于释放出底物供降解菌利用，反而利于降解的进行。所以我们认为，在挑选环糊精用于促进疏水有机污染物的生物降解时，除了考虑环糊精的增溶能力等因素之外，还应考虑该污染物与环糊精所能形成包合物的构型及其稳定性。