在好氧条件下,异养硝化和好氧反硝化细菌能将水体中的含氮化合物转化为气态氮,从而达到脱氮目的,因其具有脱氮效率高、节能环保等特点,受到了国内外研究者们的密切关注,并作为生物脱氮系统中的潜在微生物进行了深入研究。但这类细菌在异养脱氮性能、脱氮途径和细菌种类等方面具有不同的特点,有必要从不同环境介质中分离出新的异养硝化和好氧反硝化细菌以丰富生物脱氮菌的种类及生物脱氮理论。本研究通过富集、分离、纯化的方法获得了一株新型耐冷生物脱氮菌,对其进行了形态学、分子生物学鉴定;并分别以氨氮、硝态氮和亚硝态氮为唯一氮源,研究了该菌对不同氮源的去除效果以及产生反硝化产物N₂O的情况;在此基础上,以氨氮和硝态氮或亚硝态氮为混合氮源,研究了该菌对混合氮源的去除效果,探究其同时硝化反硝化作用;最后,通过向含不同氮源的培养基中加入不同浓度的Fe³⁺与Cu²⁺,进一步探究了Fe³⁺与Cu²⁺对该菌脱氮作用的影响。通过研究,得出了以下主要结果:（1）在15℃条件下,通过富集、分离、纯化的方法从长期淹水的冬水田泥土中获得一株具有好氧反硝化能力的菌株D51,通过形态学观察、磷脂脂肪酸（PLFAs）鉴定和16S rRNA基因序列分析,菌株D51被鉴定为烟草节杆菌（Arthrobacter nicotianae）,经革兰氏染色法确认其属革兰氏阳性细菌。本文首次报道了Arthrobacter nicotianae具有异养硝化和好氧反硝化功能,丰富了生物脱氮菌的种类。（2）菌株D51能分别以氨氮、硝态氮和亚硝态氮为单一氮源进行生长繁殖及脱氮。当以氨氮（51.59mg/L）为唯一氮源时,15℃,150r/min培养48h后,氨氮和总氮去除率分别为95.21%和86.48%,生物量氮积累25.21mg/L（占氨氮含量的48.87%）,未检测到中间产物硝态氮和/或亚硝态氮;当以硝态氮（53.78mg/L）为唯一氮源时,硝态氮和总氮去除率分别为74.04%和72.92%,生物量氮积累16.52mg/L（占硝态氮含量的30.72%）;当以亚硝态氮（58.39mg/L）为唯一氮源时,亚硝态氮和总氮去除率分别为70.11%和56.37%,生物量氮积累18.45 mg/L（占亚硝态氮含量的31.60%）。（3）在温室气体产物检测实验中,当分别以氨氮、硝态氮和亚硝态氮为单一氮源时,15℃,150r/min培养48h后,检测到N₂O的净生产量分别为0.0271、0.0144和0.2163mg/L。菌株D51能够将铵态氮、硝态氮和亚硝态氮转化为N₂O,进一步表明菌株D51具有异养硝化和好氧反硝化作用。N₂O是一种温室气体,但在本过程中产生量很少,对环境危害程度较小。（4）15℃条件下,当以氨氮（28.21mg/L）和硝态氮（29.30mg/L）为混合氮源时,氨氮、硝态氮和总氮的去除率分别为98.62%,58.53%和68.60%,有中间产物亚硝酸盐氮积累;当以氨氮（29.40mg/L）和亚硝态氮（28.46mg/L）为混合氮源时,氨氮、亚硝态氮和总氮的去除率分别为95.88%,65.95%和73.87%。菌株D51能够同时利用铵态氮和硝态氮或亚硝态氮,具有同时硝化反硝化功能。硝态氮与亚硝态氮的加入不会影响铵态氮的去除效果,但铵态氮的加入会使硝态氮与亚硝态氮的去除受到抑制。（5）Fe³⁺对菌株D51的生长及硝化作用影响较小,但对反硝化作用的影响较大。当Fe³⁺浓度为15mg/L时,硝态氮（52.42mg/L）去除率达100%,平均去除速率为2.18 mg/L/h,与未加Fe³⁺时相比,硝态氮去除率提升了近30%;当加入10mg/L Fe³⁺时,亚硝态氮（61.17mg/L）去除率达97.45%,平均去除速率为1.24mg/L/h,与未加入Fe³⁺时相比,亚硝态氮的去除率提升了近36%。（6）Cu²⁺会抑制菌株D51的生长及硝化作用,但对反硝化作用的影响与浓度有关。当培养基中加入Cu²⁺时,菌株D51的生长及硝化作用就会受到抑制;当分别以硝态氮和亚硝态氮为唯一氮源时,加入0.05mg/L Cu²⁺,15℃,150r/min培养48h后,硝态氮（56.38mg/L）的平均去除速率为0.96mg/L/h,去除率比未加入Cu²⁺时提升了8%左右;亚硝态氮（55.36mg/L）平均去除速率为0.80mg/L/h,去除率比未加Cu²⁺时提升了14%左右;但当Cu²⁺浓度高于一定范围（≥0.1mg/L）时,菌株D51的反硝化作用就会受到抑制。综上所述,菌株D51能在有氧条件下发挥硝化作用、反硝化作用和同时硝化反硝化作用。当以铵态氮和硝态氮或亚硝态氮为混合氮源时,该菌仍能够快速高效的去除水体中铵态氮;当废水中存在Fe³⁺与Cu²⁺时,菌株D51仍能去除铵态氮、硝态氮和亚硝态氮。因此,该菌可作为秋冬季节含Fe³⁺与Cu²⁺的氮污染废水脱氮的候选菌株,对保护我国环境水体及水资源的再生利用具有重要意义。