芳香族化合物包括苯酚类及其衍生物和喹啉类等化合物,是工业废水中的主要的污染物。微生物处理法能够安全高效地去除这些污染物,而处理过程中的生物降解机理包括参与生物处理的微生物的区系结构、主要的功能菌则成为研究热点。本研究主要采用微生物分子生态学技术及分离培养技术,对降解喹啉和苯酚等芳香族化合物的工业废水系统中的微生物区系进行解析及对部分分离物进行鉴定,并采用HPLC和UV-Vis对群落的降解能力进行分析。在对降解苯酚的微生物群落研究中,采用Biolog和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析了不同苯酚浓度对焦化废水处理厂反硝化池生物膜样品中微生物群落结构和代谢类型的影响。其中DGGE结果表明,不同浓度苯酚和不同培养方式富集培养后,细菌16S rDNA的部分条带分布发生改变,还有部分条带只受到了苯酚浓度变化的影响;富集培养过程中由于碳源组成相对焦化废水简单,DGGE条带所代表的优势微生物多样性有所降低。Biolog试验结果表明,生物膜样本的细菌群落代谢能力最强;低浓度苯酚富集后的样品能利用的底物碳源类型最丰富。对Biolog试验结果进行主成分分析,显示相同浓度苯酚富集培养后的细菌群落代谢功能多样性相似,但从DGGE结果看出其结构组成产生了变化。富集培养使样品微生物群落的代谢功能发生改变,低浓度的苯酚富集增加了群落中微生物的代谢类型。而对不同条件获得的分离物的苯酚降解能力的初步分析也表明,富集与分离条件对苯酚降解菌的分离能力和得到的菌株特性具有差别。在对降解喹啉的微生物群落研究中,本研究采用含有喹啉为单一碳源的人工废水,取上海焦化厂废水处理系统的A2池生物膜驯化了一个反硝化反应器。在反应器达到稳定时,喹啉去除率稳定在90%以上,通过16S rDNA克隆文库技术、16S rRNA V3区基因454测序,对反应器的微生物群落结构进行研究;同时分离培养出1212株分离物进一步进行杂交和喹啉降解分析,初步选定54株分离物进行16S rDNA鉴定。16S rRNA V3区的454测序结果和16S rDNA克隆文库研究结果均表明,反应器的微生物主要属于α-proteobacteria,β-proteobacteria,γ-proteobacteria,δ-proteobacteria,Actinobacteria和Bacteroidetes。最主要的OTU占所有克隆的17.78%,与能降解联苯的Rhodococcus pyridinivorans有99%的同源性。分离培养得到的菌株分为5个纲:α-proteobacteria ,β-proteobacteria ,γ-proteobacteria , Bacilli和Actinobacteria,也得到了与Rhodococcus pyridinivorans有99%同源性的菌,而且可以降解喹啉,可能在反应器里是一株重要的喹啉降解菌。而从对两种分子生物学方法进行比较可以看出,454测序通量大,更易测得群落中的稀有物种。但是由于454测序得到的单个序列长度较短,而从细菌分类学来看,较长的测序长度能够更为准确地分析细菌的分类地位。从本实验的结果来看,二者的结果有一些差别,但大体基本一致。反应器在运行过程中因为故障,出水喹啉含量上升,但运行正常后一段时间,反应器又能稳定高效地降解喹啉,对出现故障前后的反应器出水及微生物群落结构进行HPLC和16S rRNA V3区的454测序。结果显示微生物结构和反应器的处理情况是紧密相关的。