油品中含有多种形式的有机硫化合物,这些含硫化合物不仅降低了油品的品质,而且在燃烧过程中会释放出大量的硫氧化物（SOx）,从而对环境造成危害。为了控制这种污染,许多国家制定了越来越严格的油品总硫含量标准,这些标准要求使得油品脱硫面临越来越大的压力。生物脱硫是一种利用特定细菌在常温常压下对油品中的含硫有机物进行脱硫的技术,是一种环境友好型并且极具潜力的脱硫方法。在油品的生物脱硫中,由于油品中含硫有机物组成复杂,要求脱硫菌具备宽的底物适应性,同时生物脱硫的反应体系需要在油水两相反应体系中进行,要求脱硫菌具备溶剂耐受性。本论文开展了高效脱硫菌的筛选及其柴油脱硫性能研究,从石油污染土壤中筛选对多种含硫有机物以特异性裂解碳-硫键方式脱硫的细菌,在此基础上研究脱硫菌对不同含硫有机物的硫代谢机制及相关的脱硫功能基因,并通过在水相反应体系及模拟油的油水两相反应体系进行生物脱硫,研究脱硫菌的底物适应性、脱硫产物对脱硫菌的抑制作用、含硫有机物的传质过程以及脱硫菌对含硫模拟油的脱硫过程,最后以不同来源的柴油为底物,研究脱硫菌在柴油生物脱硫中的性能。论文以二苯并噻吩为模式物,从多个油田的石油污染土壤中筛选得到一株能够对多种含硫有机物以特异性裂解碳-硫键方式脱硫的菌株,通过生理生化实验、分子鉴定和系统发育分析鉴定该菌为Gordonia属,并命名为Gordonia sp.SC-10;该菌为嗜温脱硫菌,在温度为30℃、p H为7.5时脱硫效率最高,具备对二苯并噻吩（DBT）、4-甲基二苯并噻吩（4-MDBT）、2,8-二甲基二苯并噻吩（2,8-DMDBT）、4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）及3-甲基苯并噻吩（3-MBT）脱硫的能力。利用GC-MS、1H-NMR等方法对DBT、4-MDBT、2,8-DMDBT、4,6-DMDBT及3-MBT的脱硫代谢物进行了分析,结合脱硫菌功能基因鉴定,确定Gordonia sp.SC-10对这些含硫有机物的脱硫途径均以类“4S”途径进行。含硫有机物经过两步连续氧化反应生成相应的砜形式,之后断裂第一个碳-硫键并引入羟基,生成相应的亚磺酸形式,最后通过水解反应断裂第二个碳-硫键,生成相应的羟基化脱硫产物和亚硫酸盐完成脱硫。Gordonia sp.SC-10包含dsz A、dsz B、dsz C三种脱硫基因,基于系统发育树拓扑学分析方法推测脱硫菌SC-10的脱硫基因可能以水平基因转移方式从Gordonia alkanivorans strain 1B获取得到。通过细菌表面接触角测定表明Gordonia sp.SC-10细菌表面呈高度疏水性,在油水两相生物脱硫体系中,大量的细菌聚集于油水界面,有利于油中的含硫有机物转移至细胞内部;生物扫描电镜及ESI-高分辨质谱技术确定该菌细胞壁包含总碳数为47及58的分枝菌酸,这些分枝菌酸的存在使脱硫菌表面呈高度疏水性;通过超薄切片透射电镜确定脱硫菌在生物脱硫过程中从外界获取的含硫有机物在胞内形成内含物,在细胞内部脱硫酶的作用下进行生物脱硫反应。在水相脱硫体系及模拟油油水两相脱硫体系研究了脱硫产物对脱硫菌的抑制作用,发现脱硫产物2-羟基联苯（2-HBP）对脱硫菌的不利影响包括对脱硫活性的抑制和杀菌作用,这种不利影响在水相反应体系中更为明显,但在油水两相反应体系中,由于2-HBP易溶于上层油相中而减轻。将该脱硫菌应用于柴油的生物脱硫中,发现Gordonia sp.SC-10可以对多种柴油进行生物脱硫,对L-柴油（硫含量为167.7 mg/L）、S-柴油（硫含量为151.8 mg/L）、L1-柴油（硫含量为194.7 mg/L）及S1-柴油（硫含量为3035.3 mg/L）的5天脱硫率分别为88.3%、78.1%、84.4%及40.9%,柴油中含硫类型分布以及含量均会影响Gordonia sp.SC-10对柴油的脱硫效率,该菌对二苯并噻吩类含硫有机物（Cn-DBT）的脱硫能力大于苯并噻吩类含硫有机物（Cn-BT）;Gordonia sp.SC-10有对低硫油品进一步深度脱硫的能力,可将低硫L-柴油中的硫含量从10.2±0.1 mg/L降至5.0±0.1 mg/L,从28.0±0.7 mg/L降至10.6±0.2 mg/L;将低硫S-柴油中的硫含量从10.0±0.2 mg/L降至5.4±0.1 mg/L。