我国稻田受外源镉污染非常严重。稻田结皮是外源镉进入稻田系统的必经通道,研究稻田结皮对镉的吸收成矿过程具有重要的意义。本论文通过分析锰矿区中稻田结皮中的含镉形态分布特征,结合实验室内锰添加实验,阐述了锰对稻田结皮吸收镉及成矿过程的影响机制。详细如下:1、选取锰矿区上游,中游和下游稻田环境下的生物结皮,对其结构、元素形态进行表征,并分析结皮中细菌群落结构组成。分析锰矿区上中下游生物结皮中三种重金属锰,镉和锌形态分布及含量,发现三种重金属在生物结皮锰中的含量在上中下游的分布依次降低,锰与锌的含量主要分布在结皮中非EDTA可交换态中,而镉含量主要分布在生物吸附部分。通过锰与镉含量对比,发现随着锰含量增加,生物结皮中镉含量同样增加,扫描电镜中发现结皮内存在菱锰矿,推测锰的生物成矿促进生物结皮对镉的吸附。由于锰矿区的锰浓度相对其他地区较高,致使分布有锰氧化菌的厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）、以及变形菌门（Proteobacteria）在锰矿区的上游,中游和下游成为优势菌种。由于下游距离矿区相对较远,受污染较少,所以在下游的OUT最多生物多样性最丰富,上游和中游与下游相比较差。长期的重金属污染使得锰矿区生物多样性和生物量显著减少,由于细菌群落对重金属十分敏感,因此重金属的污染改变了原有区域的为生物多样性和微生物量。细菌的多样性随着重金属浓度的增加而降低,而较低浓度的重金属可以增加微生物生物量并刺激微生物生长。2、从锰矿区采集结皮进行试验室内的实验,放入不同锰浓度环境下培养并观察它在含锰环境下对镉的去除效率,在培养完成结束后对生物结皮进行表征,对生物结皮去除镉后的产物进行研究。我们发现在含锰环境下锰浓度越高,生物结皮对镉的吸附效率越高,在20mg/L的锰盐环境下生物结皮对镉的去除效率可以达到95.75%。而通过对吸附后生物结皮的表征,可知这是锰离子氧化成水钠锰矿的过程中吸收镉离子并将它们嵌入晶格结构中起到了主要作用。将生物结皮中的细菌提取并鉴定后,我们发现生物结皮中存在能够将Mn²⁺氧化成水钠锰矿的芽孢杆菌（MH192379.1）。这就说明了芽孢杆菌在生物结皮中的生物成矿起到了重要作用。3、对结皮中水绵藻的细胞管和细胞团进行非损伤微测以及动力学实验,发现伴随着周围锰浓度的升高,水绵藻产生了大量的氢离子,氢离子的产生会对溶液中pH的变化产生影响,一些研究发现不同的种类的锰氧化菌生长与活性所需要的最适pH不同,因此水绵藻氢离子的产生对锰氧化菌生物成矿存在一定作用。生物结皮在吸附镉的过程中,并不只是通过结皮中藻类单一的生物吸附,而是通过整体的协同作用来吸附镉,锰氧化菌促使锰的生物成矿,而带负电的锰矿对镉离子的捕获生成稳定的矿物结构。