多环芳烃是一类典型的持久性有机污染物,具有高毒性、高生物富集性和难以降解等特点,其中,芘因其具有稳定的四苯环结构,成为研究高环芳烃的代表性有机物。环境科学技术领域的研究热点一直是多环芳烃的微生物修复法,这种修复方法的运行费用低、对环境没有干扰,广泛应用于环境中多环芳烃的去除。自然环境中存在的多环芳烃降解菌虽然种类丰富,但由于自然环境中污染物分布并不集中,细菌在自然条件下对多环芳烃污染物的降解能力有限且降解速度较慢,而添加适宜浓度的金属离子可以有效提高其降解率。本论文以芘为唯一碳源,以来源于焦化废水污染土壤中的赤红球菌为供试菌株,在赤红球菌降解芘的反应体系中,加入了Fe³⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺四种不同的金属离子,对赤红球菌进行生物强化,筛选出对芘降解促进作用最好的金属离子及其最适浓度,并且进一步研究了反应体系中邻苯二酚1,2-双加氧酶（C120）和邻苯二酚2,3-双加氧酶（C230）的酶活性变化、胞内外金属离子价位变化,从而推断Fe³⁺存在的条件下赤红球菌降解芘的作用机制。论文的主要研宄内容和结果如下:（1）在赤红球菌降解系统中加入Fe³⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺四种金属离子,研究不同金属离子对该菌株降解芘效果的影响。结果发现Fe³⁺在0.1mmol/L-0.3mmol/L范围内对赤红球菌降解芘的效率都有不同程度的提高,降解率相对于不加金属离子时提升了约8%左右;Mn²⁺在0.1mmol/L-0.15mmol/L浓度下赤红球菌降解芘的效率提高了约12%左右。（2）研究五种不同浓度下Fe³⁺、Mn²⁺对赤红球菌生长的影响及对芘降解率的影响,对比发现0.45mmol/L Fe³⁺作用时,菌的生长情况最好,且芘降解率最高,达到77%,相较于对照组提升了约30%,推断其为最适金属离子。（3）研究了Fe³⁺对赤红球菌降解苯酚、蒽、菲、芘的影响,发现Fe³⁺存在时,赤红球菌对苯酚的降解效果提高了约20%-50%,且降解速度提高了约24h;对蒽的降解率提高了约3%-10%;对菲的降解率提高了10%-18%;对芘的降解率相较于对照组均有35%的提升作用。（4）研究了Fe³⁺存在时,赤红球菌降解芘过程中产生的蛋白总量的变化,发现加入Fe³⁺后,总蛋白产量提高了约30%。（5）分析了加入Fe³⁺后C120和C230的活性变化,发现他们的活性较对照组有明显提高。（6）研究了发现C120、C230酶活的变化与Fe³⁺和Fe²⁺在胞内、胞外浓度的变化密切相关,主要原因是Fe³⁺的存在可以作为酶的活性中心提高酶的活性,从而大幅提高芘的降解效率。（7）进一步推测出铁离子在赤红球菌降解芘过程中的作用机制:Fe³⁺进入系统后Fe³⁺接收电子成为Fe²⁺,芘在ATP的作用下经细胞膜上的特异性蛋白进入细胞内,定向诱导DNA转录产生相应的mRNA,进而翻译产生大量与芘降解相关的各类酶蛋白,并排出细胞外;Fe³⁺形成C120的活性中心,使酶具有很强的活性,同时,体系中上升的Fe²⁺浓度使得C230的活性也有所升高,从而加快了反应速度;Fe²⁺在水解和氧化的作用下重新转化为Fe³⁺;而酶量增多、酶活性增强,使得芘的开环裂解过程更快、反应更彻底。