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多环芳烃(PAHs)是一类含有2个或2个以上苯环的芳烃。因PAHs水溶性差、热稳定性强、难于被氧化、“三致”效应突出等，其环境污染问题日益突出，一直以来倍受环境科学家的关注。土壤中PAHs具有较低的生物有效性，为削减其长期累积带来的生态风险而开展土壤环境下的新型高效、环境友好的微生物污染修复，将在一定程度上受到限制。基于双液相体系(TLPs)能够提高PAHs的生物有效性，本文在TLPs(硅油-水)中研究微生物对高环PAHs降解的基础之上，以菲为模式化合物，重点开展TLPs中PAHs的微生物降解机理研究，主要包括：利用筛选的菲降解菌，研究其降解特性，探讨TLPs提高土壤有机质结合态PAHs生物有效性的机制，揭示土壤有机质结合态PAHs的微生物降解过程，阐明TLPs中微生物降解PAHs的过程与机理，为PAHs污染土壤微生物修复技术的发展提供新思路和理论指导。主要结论如下：
1.利用TLPs以高环PAHs为碳源驯化土壤中的土著微生物，并研究了驯化微生物对高环PAHs的降解。将驯化的土著微生物接种到含有荧蒽、芘、苯并[a]蒽、屈、苯并[a]芘等难降解高环PAHs的TLPs中，结果发现：21 d内荧蒽和芘能够完全降解，继续转接后，两化合物在14 d内完全降解；35 d内苯并[a]蒽和屈的去除率达到99％；79 d后苯并[a]芘也能够完全降解，表明土著微生物经过驯化后能够有效的降解高环PAHs。而且对于高环PAHs的降解速率，污染农田土壤中土著微生物显著高于未污染农田土壤中土著微生物。
2.利用TLPs，从PAHs污染农田土壤中分离获得一株能以菲为唯一碳源和能源生长的菌株，鉴定为藤黄微球菌(Micrococcus sp.PHE9)。该菌株对萘、芴、蒽等PAHs也有较好的降解能力，经过35 d培养，芴的降解率达到98.37％，蒽的降解率为37.78％；以萘、菲、或者萘菲做共代谢底物时，能够降解四环的荧蒽和芘，经过10个月的培养降解率达到90％。
3.分别比较无机盐体系和TLPs中菲降解菌(Micrococcus sp.PHE9)对菲以及胡敏素结合态菲的降解效果，在无机盐体系中，菲在27 d内完全降解，而胡敏素结合态菲在49 d内只降解66.84％，表明胡敏素降低了菲的生物有效性.。在TLPs中，约97.28％的菲在11 d内降解，在32 d内约85.62％的胡敏素结合态菲降解。因此，TLPs提高了胡敏素结合态PAHs的生物有效性，促进了PAHs的降解。
4.采用Freundlich等温吸附方程拟合菲在胡敏素上的吸附行为，呈非线性吸附特征，吸附常数n=0.79，Kf’=11510.83 mg kg-1。在此基础上，傅里叶红外光谱(FTIR)差谱分析结果是：在波数1262 cm-1处产生新的吸收带，证明了菲与胡敏素之间主要通过n-n共轭产生相互作用力。同时，采用菲降解菌(Micrococcus sp.PHE9和Sphingobium sp。PHE3)研究胡敏素结合态菲的降解，结果发现：尽管菲的解吸率只有18.0％，但降解率达到67％，表明接种降解菌促进菲的解吸。通过平板计数和环境扫描电镜原位观测发现，降解菌既能够在水相体系中生长，也能附生在胡敏素的表面，附生在胡敏素表面的菌落能够直接利用PAHs，从而加快了PAHs的降解。
5.通过监测菲在油/水二相中的浓度变化、降解菌菌落数目以及胞外聚合物的分泌特征，研究菲降解菌(Sphingobium sp.PHE3和Micrococcus sp.PHE9)对TLPs中菲传质过程的影响。结果表明，接种降解菌，促进了菲从油相向水相的传质。界面处的菌密度是本体水相中菌密度的2-3倍，表明降解主要在界面处进行。紧密层蛋白和多聚糖的比例基本保持不变，而疏松层蛋白和多聚糖的比例在降解菌的指数生长期呈增加趋势，而且水相体系中多聚糖增加了菲的表观溶解度，从而加速了菲从油相向水相的传质。界面处的蛋白和多聚糖促进了菲在油相中的传质。因此，微生物分泌的胞外聚合物提高了PAHs的生物有效性，从而促进了PAHs在TLPs中的降解。