随着现代工业的快速发展,地下水中的重金属污染日趋严重,特别是工业中广泛应用的重金属钒和铬所产生的污染严重威胁了地下水生态系统。利用驯化后的微生物来解决地下水中V(V)和Cr(Ⅵ)的污染是有前景的修复方法,而由于地下水的寡营养特征,自养微生物修复尤为重要,但固体电子供体支持下的微生物重金属还原固定研究,当前此方面研究几近空白。本研究首先分别应用单质硫(S(0))和零价铁(Fe(0))作为唯一的电子供体自养生物还原V(V)。在120小时内V(V)去除率分别达到97.5±1.2%和86.6±2.5%。V(V)的还原产物为可在中性pH环境下发生沉淀的V(IV),S(0)被氧化为硫酸盐,Fe(0)被氧化为Fe(Ⅲ)。微生物群落分析发现了硫氧化、铁氧化与V(V)还原相关微生物,宏基因组数据分析发现了相关功能基因。然后,分别应用S(0)和Fe(0)作为唯一的电子供体自养生物还原Cr(Ⅵ)。在120小时内Cr(Ⅵ)去除率分别达到93.7±0.8%和99.3±1.0%。Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ),后者在中性pH下可自发沉淀。在实验周期后观察到了挥发性脂肪酸的残余。研究了初始Cr(Ⅵ)浓度、碳酸氢盐浓度对Cr(Ⅵ)的去除率与还原速率的影响。高通量测序结果揭示了此过程中的协同机制。最后,选取还原性含铁矿物作为电子供体自养生物还原V(V)。批实验证实所选含铁矿物作为电子供体都可以实现V(V)的去除,其中马基诺矿的效果最为突出,在120小时内,V(V)的去除效率为95.9±1.1%。随后应用连续流反应器研究马基诺矿自养生物还原V(V)在140天连续运行中的表现。16S rDNA测序结果显示,Proteiniphilum和Thiobacillus为该体系V(V)还原的主要功能菌属。本研究证实了固体电子供体可有效支持生物还原固定地下水中V(V)和Cr(Ⅵ),为受V(V)和Cr(Ⅵ)污染含水层的高效修复,提供了新的思路。