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钒被认为是土壤、大气和水体中蕴含较为丰富的元素,也是化学燃料中主要的微量金属,广泛应用于航空航天和核工业领域的钛合金等有色金属的生产。由于人类对钒物质的普遍利用,在大气、水和土壤中钒污染的问题也日益突出。自然环境中钒以多种氧化状态存在:Ⅴ（Ⅲ）,V（Ⅳ）以及V（Ⅴ）,其中五氧化二钒是最常见的存在形式。钒的毒性随其价态的增加而增大,这意味着钒的氧化还原行为可以控制钒在环境中的迁移和地球化学循环。环境中少量的V（Ⅴ）可以通过自然环境中的氧化还原反应被还原为低价态钒,而大量存在的钒污染要想得到快捷有效的治理则需要人为的干预。近些年来,关于钒形态的研究成为热点,被人们广泛接受的方法就是微生物还原的方法。本论文在实验室条件下,培养一批对V（Ⅴ）具有耐受能力和对Fe（Ⅲ）具有利用能力的菌株,探究微生物菌株对V（Ⅴ）的还原机理及影响因素。主要的研究结果如下:1.实验室培养条件下,研究Shewanella oneidensis MR-1和Shewanella putrefaciens对V（Ⅴ）还原作用及其影响因素。结果表明,S.oneidensis MR-1和S.putrefaciens介导下不同浓度V（Ⅴ）的生物转化与微生物对钒的耐受性状有着紧密的关系,浓度较低的V（Ⅴ）对其生长影响不大,浓度较高时微生物的生长则受到克制,进而抑制V（Ⅴ）的还原率;菌株对V（Ⅴ）的还原作用随着接种菌悬液量的增加而增强,S.oneidensis MR-1强于S.putrefaciens;最适合微生物生长的p H值为中性,弱碱性环境下比酸性环境更加有利于微生物对V（Ⅴ）的还原。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）分析,在对V（Ⅴ）进行处理5 d后,菌体表面有V（Ⅴ）和V（Ⅳ）两种形态存在,证实S.oneidensis MR-1和S.putrefaciens在对V（Ⅴ）进行还原的同时也伴有少量的吸附作用。2.外源添加不同电子穿梭物质来探究电子穿梭物质对S.oneidensis MR-1和S.putrefaciens还原V（Ⅴ）的影响。外源加入蒽醌-2,6-二磺酸钠（AQDS）会加快V（Ⅴ）的还原,外源添加1 mmol/L AQDS培养7 d后S.oneidensis MR-1对V（Ⅴ）的还原率提高到69.1%,S.putrefaciens对V（Ⅴ）的还原率提高到41.3%。高浓度AQDS则具有轻微的抑制作用;外源添加低浓度核黄素对V（Ⅴ）的还原几乎不起作用,当外源添加核黄素浓度超过4μmol/L时则会加快微生物对V（Ⅴ）的还原。3.模拟微生物还原V（Ⅴ）时出现Fe（Ⅲ）的干预,在S.oneidensis MR-1和S.putrefaciens对V（Ⅴ）还原试验中加入Fe（Ⅲ）来探究Fe（Ⅲ）对S.oneidensis MR-1和S.putrefaciens还原V（Ⅴ）作用以及影响因素,并且利用SEM和XPS对还原后钒的价态变化进行表征。当V（Ⅴ）加入到S.oneidensis MR-1和Fe（Ⅲ）的厌氧体系中会很快被还原。S.oneidensis MR-1可以直接对V（Ⅴ）进行还原反应,但是直接还原作用的效率会降低并且受到一定的限制。当V（Ⅴ）加入到S.putrefaciens和Fe（Ⅲ）的厌氧体系中V（Ⅴ）还原速率加快,但其还原速率的促进效果低于S.oneidensis MR-1。S.oneidensis MR-1和S.putrefaciens可以直接对V（Ⅴ）进行还原反应,但是直接还原作用的效率会降低并且受到一定的限制。SEM显示试验中添加V（Ⅴ）时两株铁还原菌表面都出现了不同程度的破裂和干瘪,说明V（Ⅴ）对两株铁还原菌具有一定的毒性作用。XPS结果表明还原过程中两株铁还原菌内存在V（Ⅴ）和V（Ⅳ）形成了V（OH）3沉淀,Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）也存在于体系中。4.试验模拟在含钒矿物环境中S.oneidensis MR-1和S.putrefaciens对钒的浸出与还原,探究S.oneidensis MR-1和S.putrefaciens对钒磁铁矿和含钒石煤中钒的浸出与V（Ⅴ）的还原解毒、不同p H、不同形态铁对S.oneidensis MR-1浸出还原V（Ⅴ）的影响。试验表明S.oneidensis MR-1和S.putrefaciens菌悬液至含钒矿物溶液中加快了钒的浸出与V（Ⅴ）的还原;试验比较了不同初始p H对S.oneidensis MR-1浸出还原V（Ⅴ）的效果。结果表明,当p H为中性时S.oneidensis MR-1浸出还原V（Ⅴ）的效果最好,弱碱性环境比酸性环境更有利于S.oneidensis MR-1对含钒矿物的浸出以及浸出溶液中V（Ⅴ）的还原;外源添加磁铁矿、赤铁矿和三氯化铁试验中,加入三氯化铁时,S.oneidensis MR-1对V（Ⅴ）的浸出和还原效果最好,14 d后含钒矿物中钒磁铁矿和含钒石煤的钒浸出浓度分别增加到24.3 mg/kg、15.6 mg/kg,含钒矿物中钒磁铁矿和含钒石煤的V（Ⅴ）还原率分别为增加到85.1%、54.2%。含钒矿物微生物浸出前后傅里叶红外光谱（FTIR）图谱表明,经过微生物作用后含钒矿物中钒云母的基本构成单元发生畸变和垮塌,钒离子溶出;含钒矿物微生物浸出前后XPS图谱证明,S.oneidensis MR-1能够浸出钒磁铁矿和含钒石煤中的钒并将溶液中V（Ⅴ）还原为V（Ⅳ）、Fe（Ⅲ）还原为Fe（Ⅱ）。