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氮杂环化合物是焦化废水有机污染物质的主要组分,占总有机组分的20-30%,含量超过200 mg/L。多数氮杂环化合物气味恶臭且毒性大,不仅对人体健康与生态环境造成威胁,还对微生物产生抑制作用。在焦化废水生物处理单元中,氮杂环化合物的降解率达90%以上,说明在焦化废水长时间驯化与高浓度复杂污染物的压力下,活性污泥中的微生物很可能通过环境的选择和诱导出特异的功能降解特性。广谱高效菌源的获得与研究是生物强化方法处理难降解有机废水的关键问题之一,因此,从焦化废水活性污泥中分离获得功能特异的高效降解菌的可行性,为提高生物强化处理含氮杂环化合物废水的效率,达到减少环境污染目的提供了新的思路。本文以吡啶与喹啉作为氮杂环化合物的模型污染物,采用驯化富集的方法,从韶钢焦化废水生物处理系统的好氧活性污泥中获得了以吡啶为唯一碳、氮和能源生长的优势降解菌,考察了该菌在不同营养条件下降解吡啶的特性,该菌利用吡啶的生长动力学特征,降解吡啶与喹啉的代谢途径以及氮杂环化合物结构与生物降解活性的相关关系。主要结果有:（1）吡啶优势降解菌DN-06被鉴定为无色杆菌Achromobacter sp.,是新发现的吡啶降解菌。DN-06的最佳生长环境是pH = 7-8,温度30-35℃和摇床转速为150-170 r/min。在最佳生长条件下,不同金属离子、氮源物质、碳源物质对吡啶降解的影响各异。（I）Fe3+、Mn2+和Zn2+能促进吡啶的降解;Mo（VI）与Cu2+抑制DN-06菌对吡啶的降解,且Cu2+的抑制作用显著。（II）添加尿素（< 36 mg/L）与NH4Cl（< 200 mg/L）并不影响菌体生长与降解吡啶的速率;NaNO2对DN-06降解吡啶有明显抑制作用;当NaNO3浓度为0-30 mg/L时,其对吡啶的生物降解无影响,当NaNO3浓度为50-80 mg/L时,则对吡啶的生物降解起到抑制作用。（III）低浓度葡萄糖对吡啶的降解具有促进作用;在不同混合物（苯酚+吡啶,吡啶+喹啉）降解试验中,DN-06能同时降解两种基质,且共基质间存在拮抗作用,吡啶受苯酚与喹啉的影响大于吡啶对苯酚与喹啉的影响。（2） DN-06利用吡啶的生长动力学符合抑制动力学方程。在最佳降解条件下,DN-06利用504300 mg/L吡啶生长,DN-06菌的适应期随着吡啶浓度的增高而延长,DN-06的比生长速率（μ）表现出先增大后降低的趋势。通过抑制动力学方程（Haldane、Yano、Webb和Aiba方程）以及Monod方程对各个初始浓度S0及对应比生长速率（μ）进行非线性拟合,结果是Haldane与Yano方程在实验浓度范围内能与实测数据很好的吻合,表明高浓度的吡啶对微生物生长具有抑制作用。Haldane方程的动力学参数为μmax= 0.161 h- 1,KS = 142.6 mg /L,Ki= 4234.5 mg /L。较大的μmax和KS值表明菌株DN-06对吡啶具有快速降解以及能耐受高浓度吡啶的抑制作用的能力。（3） DN-06以独特的双代谢途径来降解吡啶,对喹啉的降解则通过8-羟基香豆素途径来实现。联合使用多种手段,包括紫外光谱扫描、HPLC与GC/MS检测中间产物以及相关酶活性分析,研究了DN-06降解吡啶与喹啉的代谢途径。检测结果表明:DN-06降解吡啶的途径是直接还原开环,具有在N-C2处与C2-C3处打开吡啶环的两个开环途径;DN-06降解喹啉则是通过8-羟基香豆素途径来实现:喹啉2（1H）-喹喏酮8-羟基香豆素2,3-二羟基苯丙酸。无色杆菌Achromobacter sp.DN-06是新报道的降解吡啶与喹啉的降解菌,所提出的代谢途径为吡啶与喹啉的微生物降解的补充。（4）样品中同时测定喹啉与2-羟基喹啉含量分析方法的建立。基于等吸收点以及考虑胞外聚合物（EPS）的光谱干扰,建立三波长（289、326和380 nm）紫外分光光度法同时测定样品中喹啉与2-羟基喹啉的分析方法。该方法具有操作步骤简单、快速处理等优点,非常适合于喹啉生物过程中底物与主要中间产物的分析,为监控喹啉生物降解过程提供一个快速而有效的表征手段。（5）含氮杂环化合物的化学结构与其生物降解活性具有相关性。通过实验获得焦化废水活性污泥对7种吡啶与喹啉类化合物的平均降解速率并以此表征生物降解活性,运用Gaussian软件在B3LYP/6-311+G（d）理论水平下进行量子化学计算,手动分子拓扑学连接性指数的计算,获得建模参数,运用偏最小二乘法（PLS）建立了能稳定预测NHCs（吡啶及喹啉类物质）在水体生物降解活性的模型。模型变量重要性分析表明最高占有轨道能量和分子前线轨道能量差（ELUMO–EHOMO）、最负氢原子电荷（QH–）以及三价连接指数（4XVP）对吡啶与喹啉类物质的生物降解速率有着重要的制约作用。以上结果说明DN-06是特异的功能降解菌,活性污泥在焦化废水长期、高污染物压力条件下可诱导出功能特异的降解菌,焦化废水活性污泥可作为强化功能降解菌的主要来源。