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微生物在地下水系统砷循环中发挥着重要的作用,它影响着含水层中砷的释放、迁移和转化。在厌氧地下水中,Fe(Ⅲ)氢氧化合物的还原性溶解已经被广泛认为是一种主要的砷迁移机制。目前有关内蒙古河套盆地高砷地下水系统中厌氧砷还原菌的相关研究十分有限。研究高砷含水层中耐砷厌氧土著砷还原菌的特性和生物地球化学作用,有助于我们更深入的了解微生物在地下水中砷的迁移转化中发挥的作用,对丰富砷迁移转化机理的认识有重要的理论价值。本文用一株在河套盆地高砷含水层沉积物中分离得到的耐砷菌株,利用分子生态学、室内培养、同步辐射等技术,研究厌氧土著砷还原菌的分子生态学特征、耐砷机理、还原不同赋存态As(V)和Fe(Ⅲ)的特征和机理,取得如下认识:(1)分离菌株经过16S r DNA测序技术表明,厌氧土著砷还原菌(BH02-C)和Clostridium bifermentans strain E051有99%的相似度。通过PCR技术,ars C和arr A功能基因均从厌氧菌株中鉴定出,其基因片段长度分别为260 bp和390bp。arr A功能基因可进行砷呼吸还原,ars C功能基因可作为解毒机制,参与砷的生物地球化学过程。(2)As(Ⅲ)比As(V)对该菌株的生长表现出更强的抑制作用,同时影响着细胞形态,这可能是因为As(Ⅲ)的毒性比As(V)更强。(3)该菌株BH02-C对Fe(Ⅲ)的还原能力强于As(V)。实验证明,菌株可以在碳源存在的条件下还原液相As(V)和Fe(Ⅲ),且还原速率和初始浓度有关。菌株单独还原Fe(Ⅲ)的速率比菌株单独As(V)的速率大。由此可初步推断出,菌株对Fe(Ⅲ)的还原能力较强。而在Fe(Ⅲ)和As(V)同时存在的条件下,菌株同时还原Fe(Ⅲ)和As(V),但还原Fe(Ⅲ)明显比As(V)要快。(4)菌株BH02-C不仅能够还原溶解态Fe(Ⅲ)和As(V),还能还原吸附态和结晶态Fe(Ⅲ)或As(V)。实验证明,在碳源存在的条件下,BH02-C菌株可以还原臭葱石、载砷针铁矿和沉积物中释放到系统中溶解态的Fe(Ⅲ)和As(V),且可以还原固体上的Fe(Ⅲ)和As(V)。在这种生物地球化学作用下,砷从臭葱石和载砷针铁矿上的释放量大大提高,进一步增强了沉积物中As和Fe的迁移能力。