降水是地下水最主要的补给来源,降水入渗补地下水过程中的水化学演变是当前水文地质领域研究的难点和热点问题。本文以降水经包气带土壤入渗补给地下水过程中的CO2-水-岩作用及其微生物群落特征变化为研究对象,通过野外观测降水入渗过程中的水化学与微生物群落特征变化,开展对降水-地下水转化过程中CO2-水-岩作用及其微生物群落特征变化的室内试验模拟研究,揭示常温常压下的CO2-水-岩作用机制,探讨降水-地下水转化过程中CO2、水-岩作用与微生物间的相互作用关系。论文研究共取得了以下几方面的认识:（1）土壤CO2是降水入渗补给地下水过程中水-岩作用的重要参与者,对降水-地下水转化过程中水化学成分的演变具有重要影响,也与土壤微生物群落特征的变化密切相关。野外调查发现,降水入渗后水样中fCO2（游离CO2）、HCO3-、TDS、Ca2+、Mg2+等水化学组分含量相对降水水样明显增加,而且不同试验小区所取水样中主要水化学成分的含量呈现出T2（花生）>T5（松树）>T4（板栗）>T3（桃树）>T1（裸地）的变化特征,这与各试验小区土壤CO2浓度的变化一致,说明土壤CO2浓度的增加促进了地下水初始水化学组分的形成。此外,不同试验小区间,随土壤CO2浓度的增加,微生物丰富度增加、多样性降低;优势菌门中放线菌门的相对丰度增加、酸杆菌门相对丰度降低,次优势菌门中硝化螺旋菌门的相对丰度降低。（2）CO2的参与加速了水-岩作用中矿物的溶解过程,促进了降水-地下水转化过程中地下水初始水化学组分的形成,影响了水、土中的微生物物种分布。室内CO2-水-岩作用试验中,随CO2分压增加,水溶液pH降低,土样中方解石、角闪石等矿物的占比减少,促进了方解石、长石等矿物的溶解,增加了水溶液中fCO2、HCO3-、TDS、Ca2+、Mg2+、K+、Na+等化学组分的含量。土样SEM-EDS分析的结果也证实了这一现象,随CO2分压增加,土样表面溶蚀现象愈加明显,土样中Ca、Mg等元素的含量降低。此外,反应时间的增加,也可使矿物溶解增加,增加水溶液中相关化学组分的含量。随CO2分压增加,水样中厚壁菌门和酸酐菌门的相对丰度增大,变形菌门、放线菌门的相对丰度减小;土样中酸杆菌门的相对丰度减小,蓝细菌门的相对丰度增加。（3）单矿物溶解试验中,CO2参与了单矿物的溶解过程,改变了矿物原有的溶解反应模式,提高了矿物的溶解速率,CO2分压与水溶液中的矿物特征离子含量具有较好的定量关系。试验中CO2溶于水形成H2CO3后,经解离后产生H+,为矿物的溶解提供了适宜的水化学条件。随CO2分压增加,pH值降低,矿物溶解增加,各矿物特征离子含量增加明显。各矿物溶解试验中微生物的群落特征变化有所差异,随CO2分压增加,方解石溶解试验中变形菌门的相对丰度增大,钾长石溶解试验中放线菌门的相对丰度减小,钠长石溶解试验中Dependentiae的相对丰度减小。（4）降水-地下水转化过程中,CO2、水-岩作用和微生物之间的作用是相互的。CO2的参与可以促进水-岩作用中矿物的溶解、影响微生物群落特征的变化,水-岩作用中矿物成分的差异及矿物溶解产生的水化学成分差异也可以影响微生物物种的分布;同时,微生物物种的分布与发育亦可影响CO2与矿物的溶解,影响降水-地下水转化过程中水化学成分的演变。野外调查与室内试验发现,变形菌门和厚壁菌门的发育可增加CO2的溶解,进而促进水-岩作用中方解石、角闪石和长石等矿物的溶解,使水溶液中Ca2+、K+、Na+、Mg2+含量增加;硝化螺旋菌门、绿弯菌门和拟杆菌门的发育则会抑制CO2和部分矿物的溶解,进而影响CO2-水-岩作用过程。本研究是降水-地下水转化过程中水化学演化研究的主要内容,可有效填补降水-地下水转化过程中水化学演化试验研究的数据空白,揭示地下水初始水化学组分的形成过程,为地下水化学类型形成机理研究提供理论依据。同时,通过对微生物群落特征变化与CO2-水-岩作用过程相互关系的探讨,为降水-地下水转化过程中微生物驱动的CO2-水-岩作用机制研究提供了思路,具有重要的理论意义和实际应用价值。