自工业革命以来,人类活动产生的活性氮已超过了自然固氮量,这些超负荷的活性氮对河口和近海区域造成了严重的生态环境问题,使得近海区域的氮素微生物地球化学循环成为研究热点。反硝化作用为最主要的氮素去除的微生物途径,对减缓近岸水体富营养化具有重要贡献。厌氧氨氧化作用为更为直接的氮素去除过程,在不同生境中均可发挥重要的作用。同时,反硝化过程也会伴随着中间产物氧化亚氮（N2O）的产生,是近岸水圈环境中N2O排放的重要来源。因此,河口近海区域的氮素去除过程与环境污染和气候问题密切相关,对于河口近海区域脱氮微生物的多样性、群落结构以及对氮素去除的作用机制的研究具有重要意义。本论文以具有富营养化特征的胶州湾、砂质地下河口以及南海作为研究区域,将15N同位素示踪与分子生物学的方法相结合,探讨不同生境中脱氮微生物的多样性、生态分布的差异以及对氮素去除的作用机制。本研究的主要结论包括:（1）对山东青岛胶州湾的表层沉积物中nir S型反硝化细菌的活性、丰度及群落结构进行了分析。结果表明,反硝化是胶州湾沉积物中氮素去除的主要途径,占N2产生总量的81.45-99.93%,由此估算的氮素去除通量为5.66×104 t N y-1,对减缓海湾水体的富营养化具有重要作用。胶州湾沉积物中的反硝化细菌共分为7个簇,均属于变形菌门,其中两个簇分别匹配到已知属Thiothrix和Woeseia,其他簇与海湾和河口沉积物中的反硝化类群相似。此外,由于环境条件的影响,湾内和湾外沉积物中的反硝化细菌的群落分布具有明显差异。（2）南海有氧水体中的厌氧氨氧化细菌具有较高的多样性,除了海洋属Ca.Scalindua,还检测到了Ca.Brocadia和Unclassified,其中Ca.Brocadia的相对丰度为78.35%,是南海水体中厌氧氨氧化细菌的优势属。此外,厌氧氨氧化细菌的多样性与颗粒有机物的浓度的分布模式相似。基于以上结果,结合先前的研究基础,提出厌氧氨氧化在有氧海洋水体中的两种生存机制:首先,厌氧氨氧化细菌可以附着在颗粒物上利用厌氧氨氧化的代谢方式进行生存;其次,厌氧氨氧化细菌的代谢方式在不同的溶氧环境中可以进行转换,在有氧条件下,厌氧氨氧化细菌可以进行通过有氧代谢的方式进行生存。（3）鲘门地下河口处于低溶氧(DO<0.7 mg L-1)和低NO3-(<10μmol L-1)的环境,具有明显的海水地下水交汇过程。沉积柱中反硝化作用是氮素移除的主要途径。同时,在海水地下水交汇的界面存在较活跃的氮素去除过程,且反硝化和厌氧氨氧化细菌的丰度也较高。nir S型反硝化细菌的多样性要高于nos ZⅠ型反硝化细菌;厌氧氨氧化细菌的优势属为Ca.Kunenenia（42.07%）,Ca.Scalindua和Unclassified分别占17.98%和39.95%;不同于海湾环境,地下河口均质的理化条件,使得脱氮微生物的群落分布相对均匀。鲘门地下河口地下水中ΔN2O的浓度为13.50-31.83 nmol L-1,是一个不可忽视的近海区域N2O释放的源。综上,海湾沉积物中反硝化作用的活性较高,在减缓水体富营养化过程中具有重要作用。地下河口中脱氮微生物的活性和多样性要低于富营养的海湾沉积物,且群落结构有所差异,表明在不同生境中反硝化细菌的功能有所不同;地下河口咸淡水的交汇过程会促进微生物的脱氮作用,同时脱氮过程伴随着N2O的释放,为N2O释放的源。此外,本论文首次在有氧的海洋水体中发现厌氧氨氧化的优势属为Ca.Brocadia,且提出了两种厌氧氨氧化在有氧环境中的生存机制,为厌氧氨氧化工艺去除含氮废水提供了新思路。