水环所在石油污染地下水环境研究中取得突破性发现

近期，中国地质科学院水文地质环境地质研究所在石油污染地下水环境研究中取得突破性发现。科研团队通过宏基因组测序与碳同位素分析，在不同类型石油污染含水层中，首次系统揭示了多种高效固碳微生物的代谢机制。这些微生物在降解污染物的同时，能将无机碳转化为有机质，为地质碳封存提供了全新研究方向。

打破传统认知，污染含水层或成“碳汇”。传统观点认为，石油污染含水层因微生物降解石油产生CO₂和CH₄，是重要的碳排放源。但团队最新研究显示，在部分污染含水层中，固碳微生物占比高达82%。宏基因组数据表明，这些微生物通过非光合作用的3-羟基丙酸（3HP）、还原性三羧酸循环（rTCA）等途径，持续将溶解性无机碳（DIC）转化为生物质，显著降低了系统的碳释放强度。

研究团队在污染源区检测到具有双重功能的微生物军团。一是固碳基因丰度与污染物浓度呈正相关，污染源区明显高于背景值。二是微生物群落中存在大量具有固碳潜力的菌属，优势菌群如微杆菌属（Microbacterium）、鞘氨醇单胞菌属（Novosphingobium）等兼具烃类降解能力。三是同位素证据显示，污染核心区的δ¹³C-DIC值高于周边，证实无机碳存在生物同化过程。

研究揭示两种典型地质环境中的固碳特征，一是红色粘土含水层以rTCA和3HP途径为主，铁矿物丰富环境促进微生物电子传递。二是砂砾含水层中部分途径占比较高，微生物代谢与污染物浓度存在关联性。宏基因组代谢网络分析表明，这些微生物通过硫氧化、氢氧化等化能合成作用获取能量，在缺氧条件下完成碳固定。

该发现改写了石油污染场地的碳循环模型，证实污染环境可能通过微生物固碳实现“碳源-碳汇”转换。研究指出，若进一步优化含水层微生物群落结构，或可开发“污染修复-碳封存”协同技术，为全球碳中和目标提供了新的科学路径。目前，团队正通过同位素示踪技术量化实际固碳效率，为地质碳封存提供理论支撑。