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甲基叔丁基醚（MTBE）作为一种汽油添加剂以增加汽油的辛烷值、减轻空气污染,在过去的30年被广泛使用。然而,由于储油罐频繁泄漏导致的MTBE对地下水和地表水的污染已引起人们密切关注。由于MTBE具有较高的水溶性,较难吸附于土壤,而且不易被生物降解,因而已成为一种蔓延性污染物。本论文以Methylibiumpetroleiphilum PM1降解MTBE,从降解特性、降解途径与机理出发,寻求高效降解MTBE的方法,在此基础上对细胞进行固定,并成功地采用固定床反应器连续降解水相中的MTBE。论文首先探讨了贫营养溶液中M.petroleiphilum PM1降解MTBE的可行性。结果表明,0.12g/L及更高浓度的PM1细胞可降解贫营养溶液中的MTBE,K+和Ba2+对PM1细胞降解MTBE有明显的促进作用,较适宜的pH值为7.0,磷酸缓冲液对MTBE降解有抑制作用,降解过程需要有氧气参与。PM1细胞降解MTBE的动力学参数Km、Ks’、Vmax分别为0.73mmol/L、7.0mmol/L、0.14mmol/（L·h）。实验还成功地应用PM1细胞实现对实际污染地下水中MTBE的完全降解。PM1生长细胞在基础无机盐培养基（MSM）中可以矿化MTBE,但是MTBE的细胞得率较低（0.21g/g MTBE）。生长细胞降解MTBE的过程中,检测到叔丁醇（TBA）、2-羟基异丁酸（HIBA）和甲酸的累积。鉴于PM1无法降解异丙醇及异丙醇对MTBE降解的强烈抑制,推测之前文献大量报道的异丙醇及丙酮均不属于MTBE的代谢中间产物。中间产物TBA是否累积取决于MTBE与TBA的相对降解速率的高低,其中细胞浓度又起到关键作用。分别在MTBE、TBA和乙醇中培养后的PM1细胞降解MTBE的速率不同,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析三种细胞的全蛋白结果有所差异。通过在反应体系中添加额外的有机物以促进MTBE的降解是可行的。大部分有机物的添加对MTBE的降解无影响或有负面作用,但添加酵母粉、牛肉膏和胰蛋白胨等传统基质可以促进MTBE的降解。探讨了酵母粉促进MTBE降解的主要因素,认为其可能仅仅作为促进微生物生长的基质,通过细胞的增殖以增加细胞所含的相应酶量。然而,细胞需先经历一段诱导期,酵母粉才能发挥促进作用,而此诱导期在完全降解MTBE所需的时间中占的比例异常重要。对酵母粉、胰蛋白胨、牛肉膏三种基质的混合添加浓度进行响应面法优化,最佳浓度分别为48.7、49.6、39.2mg/L,MTBE的降解速率可达到1.90mg/（L·h）,而不添加上述基质的降解速率仅为1.11mg/（L·h）。实验还发现,一株无法直接代谢MTBE的菌——Staphylococcus aureus能够以酵母粉为基质共代谢法降解MTBE,但是去除率仅为25.5%。以海藻酸钙为包埋载体固定M.petroleiphilum PM1降解MTBE取得较好的效果。固定化细胞对于pH值、温度和MTBE浓度的适应范围较游离细胞宽。细胞经固定化后储藏稳定性提高,28℃下MTBE降解活性半衰期从36h增大到120h。固定化细胞在MSM中能重复使用6批,但在微营养溶液（MNS）中可使用30批而降解活性无显著下降。为了提高固定化细胞的机械强度和使用批次,对海藻酸钙凝胶颗粒进行强化。确定凝胶化剂Ca2+的适宜浓度为3%,反应体系中添加2mM CaCl2有助于延长凝胶颗粒的使用寿命。活性炭、硅藻土、戊二醛等都不适宜作PM1固定化颗粒的强化剂。聚乙烯亚胺（PEI）处理后的固定化小球降解速率可达5.79mg/（L·h）（为未强化时的90%）,而在模拟污染水中的使用批次可达50次以上。通过动力学分析,确定PEI强化后的颗粒降解MTBE的过程中,生化反应步骤为关键步骤。最后设计了填充PEI强化后的固定化凝胶颗粒的上流式固定床反应器,当进水浓度为10mg/L、停留时间为3200s、溶解氧浓度为4mg/L时,生物反应器能以高去除率（96%以上）稳定运行50d。PCR-DGGE分析,在反应器稳定运行期内,PM1为优势菌,微生物群落结构稳定。