近年来由于化石燃料的过度使用,大气中的CO₂水平已经由工业革命前的280ppm上升到400ppm,所引起的全球气候变暖问题不容忽视。因此大力发展CO₂减排技术研究是十分必要的。CO₂深部咸水层封存技术被认为是现阶段可以大规模减少温室气体排放量的有效技术手段之一。在深部咸水层中土著微生物由于体量巨大尤其是新陈代谢的多样化,因此具有影响地下生物地球化学过程（C、N、S、Fe等循环）的巨大潜能。然而目前关于土著微生物对于CO₂咸水层封存过程的影响研究较少,其生物地球化学响应行为尚不明确。本文以我国在鄂尔多斯盆地开展的首个CO₂深部咸水层封存示范工程实际场地的石盒子储层为研究对象,利用高压反应釜模拟土著微生物-CO₂-水-砂岩体系的相互作用过程,结合16S r RNA高通量测序、q PCR（实时荧光定量）、稳定同位素以及水化学组分分析等技术手段,分析了CO₂对于土著微生物群落结构与多样性变化的影响,阐明了实验中各时期不同优势菌对于CO₂封存过程的生物地球化学响应行为,明确了微生物对于CO₂咸水层封存的积极作用,为今后进一步开展微生物介导的CO₂咸水层封存过程中生物地球化学行为研究提供了一定的理论基础。本论文的主要研究成果如下:（1）CO₂注入后会引起储层水环境p H的急剧降低,大量微生物由于不适应环境的剧烈变化而消失,在CO₂的筛选作用下微生物Alpha多样性随着时间推移持续降低。相比于厚壁菌门（Firmicutes）,变形菌门（Proteobacteria）与放线菌门（Actinobacteria）对于CO₂注入初期所引起的环境剧烈变化（p H急剧降低）适应性更强;之后伴随着体系内p H的缓慢升高,部分微生物开始逐渐适应环境,通过Beta多样性分析可知微生物在120天后已适应微生物-CO₂-咸水-砂岩体系的环境,微生物群落结构基本不再发生变化。在CO₂筛选作用下,具有良好耐酸性的微小杆菌属（Exiguobacterium）、假单胞菌属（Pseudomonas）,柠檬酸杆菌属（Citrobacter）、不动杆菌属（Acinetobacter）逐步成为优势菌属。（2）通过对水化学组分的监测得知CO₂注入后微生物组与空白组溶液p H均会呈现缓慢上升的趋势,微生物的添加并不会明显改变水环境的p H。在岩石切片的SEM图中发现微生物为了抵御外界环境的剧烈变化会紧密团聚在一起形成生物膜并附着于矿物表面。而生物膜分泌的胞外聚合物所含有的小分子有机酸则能降低矿物表面局部p H,促进矿物溶解出大量可用以生成次生矿物的阳离子。（3）通过矿物成分相对含量分析得知微生物组中的次生碳酸盐矿物尤其是菱铁矿的含量大于空白组。在对顶空气体、溶解性无机碳及岩石中¹³C丰度变化的监测中发现,微生物组岩石中¹³C的负漂移值Δδ¹³Csandstone明显大于空白组,这也进一步证明了微生物对于CO₂-咸水-砂岩体系固碳矿物生成的积极作用。（4）通过鉴定与分析不同时期的优势菌种及其生理特性,明确了p H对于优势菌种类与丰度变化的影响。同时探究了实验后期出现的几类优势菌种的生物功能:Pseudomonas mendocina与Acinetobacter soli具有产酸功能,从而具有促进矿物溶解的作用;Pseudomonas mendocina还可以分泌异羟肟酸类铁载体以促进矿物中Fe³⁺离子溶出;Citrobacter freundii具有将Fe³⁺还原为Fe²⁺的生物功能,因此可以提高溶液中Fe²⁺/Fe³⁺比值,从而诱导更多的次生菱铁矿生成;Exiguobacterium sp.可以利用其他微生物分泌的小分子有机酸进行发酵代谢产生乳酸。（5）通过PICRUST基因功能预测得知,CO₂注入后微生物的离子结合运输功能、铁络合物过膜受体蛋白生成功能与铁络合酶蛋白生成功能有较大幅度增强,证明体系中微生物具有吸附和富集溶液中离子并为次生矿物成核提供核心位的能力,从而促进碳酸盐矿物尤其是菱铁矿的生成。