地下水中微生物特征及其环境意义研究综述
Microbial Characteristics in Groundwater and Their Environmental Significance: A Review
摘要: 地下水作为全球重要的淡水资源,其水质与水量安全直接关系到生态安全与人类社会可持续发展。微生物作为地下水生态系统中的核心驱动者,广泛分布于各类地下环境中,通过代谢活动深刻影响地下水的物质循环、能量转换及化学组分的演化。本文系统综述了地下水中微生物的群落结构、生理生态特征及其与环境因子的相互作用机制。重点分析了细菌、真菌、藻类等主要类群的分布规律与功能差异,探讨了微生物在有机物降解、氧化还原调控及元素生物地球化学循环中的关键作用。文章进一步阐述了微生物在污染修复、生态指示、饮用水安全及资源开发等方面的环境意义与应用前景,并指出了当前研究存在的主要挑战,如培养方法局限、多组学技术应用不足及尺度差异问题。最后,展望了未来研究应加强多组学融合、长期定位观测及“微生物–水文–地球化学”耦合研究,以推动地下水微生物学的发展及其在水文地质与环境管理中的实际应用。
Abstract: Groundwater, as a vital global freshwater resource, the safety of its water quality and quantity is directly related to ecological security and the sustainable development of human society. As the core drivers of the groundwater ecosystem, microorganisms are widely distributed in various subsurface environments, and their metabolic activities profoundly affect the material cycle, energy conversion and evolution of chemical components in groundwater. This paper systematically reviews the community structure, physiological and ecological characteristics of microorganisms in groundwater and their interaction mechanisms with environmental factors. It focuses on analyzing the distribution rules and functional differences of major groups such as bacteria, fungi and algae, and discusses the key roles of microorganisms in organic matter degradation, redox regulation and elemental biogeochemical cycles. The paper further elaborates on the environmental significance and application prospects of microorganisms in pollution remediation, ecological indication, drinking water safety and resource development, and points out the main challenges in current research, such as limitations of culture methods, insufficient application of multi-omics technologies and scale difference issues. Finally, it is prospected that future research should strengthen the integration of multi-omics, long-term in-situ observation and the coupled research of “microbe-hydrology-geochemistry”, so as to promote the development of groundwater microbiology and its practical application in hydrogeology and environmental management.
文章引用:鲁振宇, 冯松宝, 刘志鹏. 地下水中微生物特征及其环境意义研究综述[J]. 微生物前沿, 2026, 15(1): 31-37. https://doi.org/10.12677/amb.2026.151004

参考文献

[1] 支传顺, 胡晓农, 白晶, 等. 黄河三角洲高盐地下水中微生物群落结构与环境驱动机制[J]. 地学前缘, 2026, 33(1): 95-105.
[2] 陈家玉, 桂和荣, 郭艳, 等. 淮北煤田深层地下水微生物群落特征及其水源示踪意义[J]. 煤炭学报, 2023, 48(9): 3503-3512.
[3] 田邵良. 基于原位微生物修复技术降解地下水有机污染物的研究[D]: [硕士学位论文]. 石家庄: 河北科技大学, 2025.
[4] 孙瑞, 殷瑶. 缺氧地下水中石油烃类去除的原位生物修复[J]. 净水技术, 2021, 40(7): 12-20.
[5] 高国宏, 阮梦颖, 郝英豪, 等. 矿区深层地下水微生物群落特征[J]. 煤炭工程, 2024, 56(S1): 163-170.
[6] 李军, 蓝芙宁, 邹胜章, 等. 琉璃河地区地下水化学特征对微生物群落结构影响[J]. 南水北调与水利科技, 2019, 17(3): 97-104.
[7] 张海燕, 彭彤彤, 温玉娟, 等. 五大连池药泉山矿泉微生物多样性及其地质和环境控制特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(3): 815-826.
[8] 李玲, 范廷玉, 周金龙, 等. 干旱区含氟地下水微生物群落特征及其环境响应[J]. 中国环境科学, 2026, 46(1): 354-364.
[9] 胡南, 刘晶晶, 马建洪, 等. 微生物群落修复酸法地浸采铀矿山退役采区地下水[J]. 中国有色金属学报, 2023, 33(6): 2031-2042.
[10] 韦雨杰, 姜伟男, 沈晓芳, 等. 基于高通量测序的Cr(VI)污染地下水中微生物群落结构和基因表达[J]. 安全与环境工程, 2025, 32(3): 318-326.
[11] 戴恒, 吴慧娴, 任婉立, 等. 微生物介导的地下水生物地球化学过程数值模拟研究进展[J]. 水文地质工程地质, 2025, 52(3): 14-27.
[12] 王鹏, 柏耀辉, 毛冠男, 等. 膜组合工艺对地下水中铀的去除及其微生物群落特征[J]. 环境科学学报, 2021, 41(2): 469-476.
[13] 杨禨凡, 徐智敏, 陈歌, 等. 南方煤矿矿井水水化学特征及生物组合修复研究[J]. 能源与环保, 2025, 47(11): 42-50.
[14] 於昊天, 马腾, 邓娅敏, 等. 江汉平原东部地区浅层地下水水化学特征[J]. 地球科学, 2017, 42(5): 685-692.
[15] 谢定昇, 李梦娣, 张翠霞, 等. 天津滨海地区不同碘化物浓度地下水微生物群落结构特征[J]. 水文地质工程地质, 2026, 53(1): 263-276.
[16] 郭子宁, 王旭升, 向师正, 等. 再生水入渗区典型抗生素分布特征与地下水微生物群落影响因素研究[J]. 岩矿测试, 2022, 41(3): 451-462.
[17] 关川, 童蕾, 秦丽婷, 等. 洪湖养殖区水环境中微生物的耐药性及其群落功能多样性研究[J]. 农业环境科学学报, 2018, 37(8): 1748-1757.
[18] 李泽岩, 曹文庚, 王卓然, 等. 内蒙古河套灌区浅层地下水化学特征和灌溉适宜性分析[J]. 现代地质, 2022, 36(2): 418-426.
[19] 吴慧君, 宋权威, 杜显元, 等. 某石化厂区土壤和地下水微生物群落结构特征[J]. 环境科学与技术, 2023, 46(S2): 34-41.
[20] 朱子超, 刘慧, 毛胜军, 等. 河水-地下水侧向交互带微生物群落分布特征及其主控因子[J]. 地球科学, 2023, 48(10): 3832-3843.