锑(Antimony,Sb)是一种生物体非必需、广泛分布的典型毒害重金属元素，是全球性环境重金属污染物之一。中国是世界上最主要的锑生产国，占世界锑年产量约80％;持续的锑矿开采、选矿和冶炼活动，向表生环境释放了大量的锑，致使锑污染问题十分突出，环境锑污染防治的相关理论和技术体系亟待建立。近年来，越来越多有关重金属环境污染及修复治理机制的研究表明，环境微生物在重金属迁移转化和修复过程中起着重要作用。基于实验室研究发现，尽管锑具有较高毒性，微生物仍可以通过不同的途径来影响锑的迁移和转化，从而促进锑的原位固化，降低环境锑污染危害。针对复杂环境介质中微生物对锑污染的环境响应及适应性机制的研究还较匮乏，而这恰恰是进行微生物原位生态修复的重要前提。基于此，本论文选取贵州省独山半坡锑矿采选冶锑污染区为研究区，研究不同环境介质（包括河流、矿山废弃物和土壤）中锑的地球化学行为及其微生物群落结构特征，揭示锑污染区不同环境介质中微生物对锑污染的响应效应，阐明微生物对锑污染区不同环境介质中锑的表生地球化学行为影响的作用机制，并以此为理论指导建立锑矿采矿废水微生物修复处理体系。获得以下主要认识:　　独山锑污染区不同环境介质中（包括河流体系、土壤体系以及矿山废弃物体系）环境因子，尤其是不同形态Sb(Sbtot、Sbexe、Sbsrp、Sb(Ⅲ)-C和Sb(Ⅲ)-C）分布差异较大，即使在同一环境介质的不同研究对象，也具有显著的差异。河流体系中，锑采矿废水污染河流水体特点为高锑、强氧化性，水体中Sb主要以Sb(V)的形式存在，主要与铁的氧（氢氧）化物结合，沉积物中生物可利用态Sb主要来自沉积物中Sb的再活化。而锑尾矿渗滤液污染河流水体特点为高Sb、还原性、水体中的Sb主要以Sb(Ⅲ)为主，沉积物中生物可利用态Sb来源于水体及沉积物中Sb的氧化;在土壤体系中，不同类型土壤的pH、Eh、SO42-、总Mn、C、N和S;不同深度的pH、Eh、SO42-、总Mn、C和N以及不同浓度梯度的pH、Eh和SO42-等环境因子都具有显著的差异性。这些环境因子的差异使不同类型、深度和污染程度的土壤中Sb的地球化学行为具有显著的差异。　　研究发现，尽管独山锑污染区环境介质中Sb的含量均较高（土壤:高达100，000mg/kg;沉积物:16，000mg/kg;尾矿:5，000mg/kg），但微生物的多样性指数均较高。通过UPGMA、PCA、LEfSe分析以及T检验等方法研究发现，不同环境介质中环境因子，尤其是Sb的差异性分布显著影响着环境介质中微生物群落的分布。在不同环境介质、甚至在同一环境介质的不同研究体系下微生物的分布特征都具有显著的差异性。在河流体系中，锑采矿废水污染的河流中微生物（属水平）Shewanella、Lactobacillus、Clostridium和Acinetobacter在上游较富集，而Acidovorax、Sulfuricurvum、Flavobacterium、Geobacter、Thiobacillus、Dechloromonas、Rhodobacter和Hydrogenophaga在下游较富集;在锑尾矿库渗滤液污染河流，微生物（属水平）Desulfurivibrio、Thiobacillus、Silanimonas和Nitrospira在上游富集，而只有Gemmobacter在下游富集;锑污染土壤体系中，Thermogemmatisporaceae（科水平）、Koribacteraceae（科水平）和Burkholderiaceae（科水平）在水稻田富集;而Nitrospirales（目水平）、Syntrophobacteraceae（科水平）和Myxococcales（目水平）在旱田富集;微生物Koribacteraceae（科水平）、Burkholderia（属水平）和The rmog emmatisporaceae（科水平）分别在水田的表层、中层和下层富集;微生物（门水平）Acidobacteria、Chloroflexi、Gemmatimonadetes和Verrucomicrobia在轻度污染土壤中富集，而Actinobacteria和Cyanobacteria在重度污染土壤中富集。　　通过对典型微生物与Sb及其他环境因子进行Spearman相关分析、共发生网络分析发现，一些不同分类水平的微生物与环境因子具有显著的统计学相关性。通过文献调研发现这些微生物主要参与As、Fe、S等元素的地球化学循环。在河流体系中，采矿废水污染河流中的微生物功能主要与As代谢相关:Desulfurivibrio alkaliphilus AHT2与Strain MLMS-1、Anaeromyxobacter、Anaeromyxobacter spp.;硫酸盐还原菌:Desulfurivibrio、Desulfuromonas和Desulfobulbus（属水平）;FeRB:Ferribacterium（属水平）。在土壤体系中主要包括C、N代谢相关微生物:Nitrospirales spp.（种水平）和Thermogemmatisporaceae（属水平）;As代谢相关微生物:Burkholderia（属水平）、Pseudomonas和Thermomona（属水平）。在矿山废弃物体系中硫代谢相关微生物:Thiobacillus、LimnobacterDesulfosporosinus、Geobacter、Desulfocapsa、Desulfobulbus和Desulfurispora（属水平）;As代谢相关微生物:Lysobacter、Hydrogenophaga和Hydrogenophaga（属水平）。随后通过基于16S rRNA数据的PICRUSTs基因预测以及宏基因组学的研究，在基因水平上进一步揭示了不同环境介质中微生物的代谢功能。通过测试得到了在采冶区样品中广泛存在着与As相关的基因:As还原酶(ArsC)、As氧化酶小亚基(AoxA和AoxB)和As转运酶(ArsA，ArsB，and ACR3)。同时，这些基因与环境中的Sb具有显著的统计相关性，鉴于Sb和As地球化学行为的相似性，预示着这些微生物有可能直接或间接参与到Sb的地球化学循环。这对下一步针对锑污染区环境介质中Sb污染的微生物生态修复提供了理论依据。　　基于锑污染区河流锑污染的微生物响应机制的研究认识，设计并建立了半坡锑矿采矿废水原位微生物生态修复处理器，该处理器分为好氧处理阶段以及微氧处理阶段。该反应器能够显著提升水体pH（由2.8～3逐步上升到5.6～9.3），降低Eh(由467.1～539.7mv逐步降低到127～258.7mv)，Sb的去除率达到95％以上。该反应器具有较好的Sb的去除效果，为锑污染环境微生物生态修复提供了新视野。