铵通常被认为是石油污染降解微生物的最佳氮源,但前期研究及少量文献发现,某些条件下铵作为氮源添加会阻碍某些石油类污染物的降解。铵和石油烃均属于还原性物质,铵的存在对石油烃降解过程电子受体利用是否会产生影响还未有明确结论,不同氧化还原条件下的铵对石油类物质降解的作用机制尚不清楚。本论文通过不同氧化还原条件下的不同介质中不同石油类污染物的微宇宙实验,识别了铵影响石油类污染物微生物降解的氧化还原规律,耦合运用同位素、微生物多样性测序、基因定量、宏基因组测序分析等环境分子诊断技术,揭示了铵氮影响石油类污染物降解机制,并在某典型石油污染场地对该机制得到了验证。结果显示,在不同氧化还原环境中铵对石油烃降解的影响不同。好氧环境中,铵首先刺激Alkanindiges等以铵为氮源烃降解微生物的快速生长,待铵消耗后逐渐产生以硝酸盐为氮源的微生物;同位素诊断显示,前期主要为铵的同化作用,中期主要发生铵的氧化作用,当铵转化为硝酸盐后,存在硝酸盐的异化还原和反硝化作用,这些作用也可促进烃的降解,铵整体表现为促进作用。厌氧反硝化降解条件下,分子微生物诊断显示种群和功能结构随时间发生明显变化;同位素及功能基因指标显示有硝化作用和厌氧氨氧化作用发生,但不能促进石油烃的反硝化降解,并在一定程度上抑制了反硝化作用的发生。好氧-厌氧接续环境的地下水模拟条件中,初始的好氧条件下,铵能明显促进Cupriavidus、Acidovorax等好氧烃降解微生物的生长,过度至厌氧环境后,铵抑制了Pseudomonas等反硝化作用微生物的生长,从而抑制了石油烃的降解。典型场地的铵影响石油类污染物降解机制与上述结论基本一致,总体表现为对以硝酸盐还原和硫酸盐还原作用为主的石油烃降解无显著促进作用。以硝酸盐还原和硫酸盐还原作用为主的地下水环境,铵或可促进或抑制个别微生物的生长,但这些微生物并非场地含水层的优势微生物,不能显著影响种群结构;反硝化作用的第一步关键基因、硫酸盐还原作用各基因均未受铵的显著影响,且铵的直接作用(铵同化和铵氧化)基因不影响反硝化和硫酸盐还原过程中的降解作用。通过本次铵影响石油类污染物降解机制的研究,明确了在复杂多变的污染场地条件,铵并非所有条件下石油类污染降解的最佳氮源。实际场地修复时需以环境分子诊断技术识别不同氧化还原条件下的降解氮源,以期为石油污染场地的修复提供理论基础。