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重金属汞及其化合物对环境污染严重,且甲基汞可以随食物链富集放大,有潜在的生物毒性。环境中汞的甲基化反应主要为生物甲基化,目前已经研究到基因水平,而非生物甲基化反应却很少有人涉及。本文通过现场采样和实验室测定评价汞污染区域的生态风险,通过溶液反应分析汞非生物甲基化反应的影响条件及甲基化机理,利用高通量测序手段研究了在汞和甲基汞胁迫下,土壤微生物群落多样性变化及微生物群落结构变化情况,并分析了特征微生物对汞和甲基汞胁迫的响应。论文取得主要的成果如下:（1）研究区域土壤中汞污染严重,土壤中的甲基汞主要来源于汞的转化。地累积指数表明该地区土壤中汞和甲基汞的污染程度为严重污染;潜在风险指数评价结果显示,汞和甲基汞在土壤中均显示为极重度污染,生态风险极高。（2）Langmuir、Freundlich和Temkin三种吸附等温模型对汞在土壤中的吸附和解吸过程进行的线性拟合均达到了较显著水平,其中Langmuir模型对吸附过程拟合最好,Freundlich模型能更好地拟合汞在土壤中的解吸过程,土壤对汞的最大吸附量为863.62mg/kg,最大解吸量为16.84mg/kg;土壤对汞的吸附能力较强,汞在土壤中的解吸率较低,最大解吸率为3.65%。汞在土壤中的吸附动力学符合Elovich模型和双常数模型。汞在土壤中的迁移能力很差,主要分布在土壤的表层（0-15cm）。（3）甲基钴胺素是高效的非生物甲基化甲基供体,非生物甲基化反应甲基化率与初始汞浓度和甲基供体浓度变化成正比;弱酸条件pH=5时甲基汞生成量最大;温度对非生物甲基化过程的影响是低促进高抑制,35℃条件下甲基化效率最高;光照可以促进非生物甲基化反应进行,和溶液反应相比,土壤中的非生物甲基化率由于土壤的吸附等作用而降低,且土壤中非生物甲基化进程比溶液中慢。研究表明,pH变化对非生物甲基化影响最大,初始汞浓度500mg/L,pH=5和温度35℃是非生物甲基化甲基化率高的最不利条件;相较于伪一级动力学,非生物甲基化反应更符合二级反应动力学方程。（4）从电子分布和杂化理论和电负性理论分析均能证明非生物甲基化属于碳负离子转移反应;甲基钴胺素的Co-C键不稳定,可以在光照和加热等条件下产生甲基自由基,非常活泼容易与其他物质发生反应。Hg2+是Hg原子失去6s轨道上两个电子,有很强的亲电性能,可以结合甲基自由基形成甲基汞。自然界中汞的非生物甲基化反应机理应为碳负离子转移和甲基自由基反应同时存在。（5）汞和甲基汞的输入对土壤微生物群落的丰富度和均匀性都产生了比较明显的影响,丰富度随着培养时间增长而逐渐降低,中低浓度汞和甲基汞对土壤微生物群落均匀性影响不大,高浓度汞使均匀性逐渐降低而高浓度甲基汞使微生物群落均匀性先减后加。高浓度汞(CHg=500 mg/kg)对土壤微生物群落的丰富度和均匀性影响都最大。（6）从门水平分析,汞和甲基汞污染造成变形菌门（Proteobacteria）相对丰度增加,酸杆菌门（Acidobacteria）、浮霉菌门（Planctomycetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）等对汞污染条件敏感而酸杆菌门（Acidobacteria）、浮霉菌门（Planctomycetes）和硝化螺旋菌门（Nitrospirae）对甲基汞污染敏感。从属水平分析,汞和甲基汞污染促进溶杆菌属（Lysobacter）和单胞菌属（Luteimonas）的相对丰度,汞污染筛选出的抗性属为马赛菌属（Massilia）、Rhodanobacter、Burkholderia-Paraburkholderia等;甲基汞污染筛选出的抗性属为Methylotenera。（7）群落结构差异分析证明,重金属汞进入土壤环境后会使微生物群落结构发生变化,高浓度汞污染对土壤微生物群落影响最大,与背景土壤微生物群落组成相差最大,且随着培养时间越长,汞对微生物群落结构影响越大。中、低汞污染浓度对土壤微生物群落影响相差不大。甲基汞进入土壤环境中也会明显影响土壤微生物群落结构变化,但随着时间增长,微生物对甲基汞的耐受能力逐渐增强,中、低甲基汞污染浓度条件下,甲基汞对微生物群落结构影响相差不大,高浓度甲基汞明显影响微生物群落变化。（8）Omnitrophica和Ignavibacteriae门微生物对汞污染非常敏感,在受到汞胁迫时迅速死亡。Omnitrophica和螺旋体门微生物对甲基汞污染非常敏感,在受甲基汞胁迫后会迅速消亡。汞和甲基汞污染对土壤中微生物影响较大且相对丰度较高的属有β变形菌纲的Methylotenera、马赛菌属和伯克氏菌属,γ变形菌纲的溶杆菌属、单胞菌属和产黄杆菌属以及硝化螺旋菌纲的硝化螺菌属,他们均为革兰氏阴性菌,细胞壁薄而且成分复杂,在遭受污染胁迫时会迅速作出反应。