江汉平原是我国著名的“鱼米之乡”,然而其地下水中的砷（As）浓度超过了中国饮用水标准《GB5749-2006》中规定的0.01 mg/L。约73500名居民接触到受污染的地下水,是造成地方性砷中毒的主要原因。已有研究表明地表水-地下水相互作用下,区域内施肥、畜禽养殖、季节性灌溉、农村面源污染等人类活动排放的有机质与地下水中砷存在潜在关联性,但有机质对砷释放及迁移影响的关键过程与作用机制尚不明确。针对这一科学问题,本研究旨在揭示浅层高砷地下水系统中有机质介导下砷释放及迁移的关键过程与作用机制。本研究在前期工作基础上,进行野外采样（湖北江汉平原仙桃市沙湖试验场）、室内实验、测试分析,着重研究江汉平原地下水系统中不同深度沉积物的砷、铁、有机物及微生物的类别进行分析、微生物多样性对有机质的响应、有机质调控下砷的微生物氧化还原及迁移行为及微生物代谢产物差异性分析。通过对砷的赋存形态、荧光溶解有机物（DOM）、微生物群落结构以及一系列阴离子和阳离子的垂直分布,以此了解当地地下水中有利于砷在含水层中的迁移和转化的因素。结果显示As（Ⅲ）、Fe、Mn、TOC、SO42-和NO3-与深度呈负相关,而As（Ⅴ）和As（Total）与深度无相关性,也与DOM种类和含量无关。沉积物中高浓度的砷会抑制了细菌的代谢活性,从而降低了荧光DOM的产生和消耗,且富砷层沉积物中的TOC和DOM含量较低。硫酸盐还原菌可以将硫酸根转化为S2-,从而促进砷的溶解和固定。沉积物中砷的随深度变化的有以下三种主要形式:FeOOH、-COO-和FeAs S。微生物群落也随深度变化,Novosphingobium和Brevibacillus在沉积物剖面图中表现出相对较高丰富度。模拟地下环境,以葡萄糖、胡敏酸和富里酸为外来有机质,以此研究不同外来有机质和土著微生物之间的相互作用对地下沉积物中砷释放的影响。并结合XPS、XRD、XAFS、SEM-EDS及物种多样性分析来研究砷迁移转化的机理。实验结果显示,只有在本土微生物和外来有机质共存时,砷的迁移更活跃。且葡萄糖为外来有机质时,反应25 d体系中砷释放浓度最高,最高浓度为348μg/L其中三价砷浓度为277μg/L约占总砷浓度的60%。外来有机质与土著微生物群落（Clostridiaceae）共存时,通过溶解和破坏铁氧化物生物结构促进砷向液相的转移。在此过程中,砷通过有机质的降解转化为不稳定的中间体（As2S3,As2S5和As S）。这些新成果为砷污染场地的修复和风险控制提供了有价值的信息。外来有机质引入以后对微生物代谢产物进行分析,结果显示体系中游离在液相的微生物和附着在固体颗粒上的微生物都会消耗腐殖酸和富里酸类物质,而且富里酸类物质消耗量大于腐殖酸类物质。外来有机质加入后,微生物的主要代谢通路为代谢、疾病和组织系统通路。而主要的代谢产物主要为脂质和类脂分子化合物。胡敏酸组中共筛选出106种差异性代谢物,其中8-Hydroxyondansetron和1,2,3,5,6,8-Hexathionane显著上调,富里酸组中三萜类化合物、有机杂环化合物、苯基丙酸类和苯环型化合物明显上调表达,而甘油磷脂和甘油脂类两种代谢物质显著下调表达。土壤提取有机质组中羧酸及其衍生物和三萜类化合物明显上调表达。