在国家自然科学基金的持续资助下，山东大学微生物技术国家重点实验室许平教授及其合作者系统深入地研究了环境中含硫、氮、氧杂环的有毒难降解有机污染物的微生物降解机理与技术。经过五年多的积累，在化石燃料生物脱有机硫、含硫、氮、氧杂环有毒难降解有机污染物的微生物降解以及杂环联合降解的基因工程菌构建等方面取得了系列重要成果。2005年至2006年间，在环境与环境微生物领域国际顶级期刊Environmental Science & Technology（ES&T）和Applied and Environmental Microbiology（A&EM）上连续发表论文7篇，并应邀在著名刊物Trends in Microbiology（TiM）上撰写关于含硫、氮、氧杂环有毒有机污染物微生物降解的综述论文（Xu P.*, Yu B.*, Li F. L., Cai X. F., Ma C. Q., Microbial degradation of sulfur, nitrogen and oxygen heterocycles, Trends Microbiol. 2006, 14(9): 398-405）。
含孤对电子的有毒难降解有机污染物（如化石燃料中的有机硫和有机氮、二恶英、农药、染料等）引起的环境污染已成为21世纪影响人类生存与健康的重大问题。现有的化学和物理方法难以有效处理这类污染物，因此研究新的控制方法成为国际关注的重要课题。利用微生物技术降解这些有机污染物已成为最具应用潜力和研究最活跃的领域之一。许平教授及其合作者围绕含硫、氮、氧杂环化合物难降解的关键科学难题，利用我国丰富的特殊微生物与基因资源，在充分认识有机污染物和微生物降解特性的基础上，系统研究了微生物降解有毒有机污染物的机理与技术，为促进我国环境毒物微生物降解研究走在世界前沿做出了贡献。课题组在以下三个方面取得了一系列重要进展。
1. 含硫、氮、氧杂环有毒难降解有机污染物的微生物降解机理。含孤对电子的杂环有机污染物是一大类非常难处理的污染物。微生物在漫长的地质年代中进化出丰富的生物多样性，理论上任何环境中存在的有毒物都可以被微生物降解和转化。课题组在全国广泛收集了大量特殊微生物资源，从微生物代谢中间物化学检测和基因水平上深入研究了硫、氮、氧杂环降解的微生物代谢途径，提出了一条重要的硫专一性代谢补充途径（4SM途径）。首次在实验室实现了汽油、原油的微生物脱硫和有机氮降解技术，为石油炼制的清洁生产提供了一种新的途径。
2. 有机污染物（硫、氮杂环）微生物降解与资源化。化石燃料中的有机硫、有机氮和烟草中的有机氮烟碱化合物含量最高可超过10%，这些化合物既是环境污染物（毒物），也是宝贵的资源。课题组研究了有机硫微生物降解代谢的高值中间体（硫杂环的表面活性剂）和尼古丁微生物代谢的高值羟基有机氮的微生物转化技术，为环境污染物废弃资源高值化提供了新技术。
3. 有毒难降解有机污染物（硫、氮、氧杂环）微生物降解的基因工程技术。首次成功构建了可耐受高浓度有机溶剂的脱硫工程菌以及可将有机硫、有机氮代谢途径组合在一起的基因工程菌，研究了石油中有机硫和有机氮化合物的联合降解技术；利用硫氮微生物组合代谢的基因工程微生物技术，研究了有机硫、有机氮、有机氧环境毒物微生物转化联合脱毒技术，为有效利用微生物技术脱除有毒有机污染物和生物转化提供了新思路。