原生高砷地下水是国际水文地质界持续关注的重大环境地质问题,针对原生地下水砷影响地区进行地下水砷富集机理的研究对保证居民饮用水安全及国民经济和社会发展至关重要。土著铁还原菌诱导下含砷铁矿物的还原性溶解,铁矿物结合态的砷向地下水迁移,是导致地下水砷富集的关键过程。本次研究以我国典型高砷地下水盆地—内蒙古河套盆地为研究区,采用野外测试、室内实验等手段,结合前沿的分子生物学技术,研究了地下水系统中地下水的化学特征及微生物群落结构特点,针对性富集分离铁还原功能微生物,并探究其铁还原动力学特征,获得了以下认识:(1)16S rRNA基因的测序结果表明,11件地下水样品中优势微生物主要为变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、厚壁菌门Firmicutes等门,属水平上丰度最高的有Aquabacterium、Flavobacteriaceae、Pseudomonas、Desulfurivibrio等。沉积物中优势微生物主要分布在变形菌门Proteobacteria、放线菌门Actinobacteria、厚壁菌门Firmicutes、拟杆菌门Bacteroidetes、绿弯菌门Chloroflexi、酸杆菌门Acidobacteria等门,属水平上丰度较高者包括Pseudomonas、Arthrobacter、Actinobacteria、Noviherbaspirillum等。具备铁还原功能微生物的菌属,如Geobacter、Bacillus、Desulfuromonas、Clostridium等,在各样品中均有分布。(2)针对性分离地下水及沉积物样品中铁还原菌,共获得11个纯菌,分别隶属于Bacillus芽孢杆菌属5株、Enterococcus肠球菌属2株、Paraclostridium梭菌属3株。其中芽孢杆菌属包括B.subtilis、B.cereus、B.circulans、B.wiedmannii、B.thuringiensis等;肠球菌属包括E.casseliflavus、E.faecium;梭菌属包括C.bifermentans、P.benzoelyticum、R.lituseburensis等。(3)代表性的芽孢杆菌属B.subtilis和梭菌属R.lituseburensis菌既能还原溶解态Fe(III),也能还原非溶解态铁,其中R.lituseburensis还原能力更强。R.lituseburensis和B.subtilis菌对溶解态铁还原能力分别为1.5*10^-9和1.3*10^-9mM Fe(III)/cell,对非溶解态铁(水铁矿)还原量分别为764*10^-6μmol/(cell*g_水铁矿)和7.74*10^-6μmol/(cell*g_水铁矿)。