西北典型灌区浅层含水层高致癌性六价铬地下水成因：微生物氧化主导与氮循环协同作用机制

本综述系统阐释了浅层地下水六价铬（Cr(VI)）污染成因，揭示硅酸盐风化释放Cr(III)后，由假单胞菌属（Pseudomonas）等锰氧化菌介导的生物氧化为核心机制，硝化反应产生的H+进一步促进铬迁移。研究整合水文地球化学-稳定同位素-微生物分子生态学技术，为Cr(VI)污染治理提供理论依据。

　　

Hydrochemical characteristics

图2展示了高、低Cr(VI)地下水的水化学参数（分类基于WHO饮用水Cr(VI)限值0.05 mg/L）。48份水样中，10份为高Cr(VI)地下水，38份为低Cr(VI)地下水，铬超标率达20.8%。高、低Cr(VI)地下水的pH均值分别为8.28和7.93，Eh为114.80 mV和60.20 mV，溶解氧（DO）为3.07 mg/L和2.24 mg/L，总体呈现弱碱性氧化环境，为Cr(VI)解吸和Cr(III)氧化创造了有利条件。

Conclusions

(1) 地下水Cr(VI)浓度范围为0.01–0.15 mg/L，20.8%样品超标。硅酸盐风化溶解作为主要水-岩相互作用，促使未风化硅酸盐中结合态铬释放，是地下水中Cr(III)的主要来源。(2) 假单胞菌属（Pseudomonas）、黄杆菌属（Flavobacterium）和鞘氨醇菌属（Sphingobium）等锰氧化菌属作为区分高/低Cr(VI)地下水微生物群落的关键生物标志物，在Cr(III)氧化过程中起核心作用，是高Cr(VI)地下水形成的主因。(3) 硝化反应广泛发生，产生的H⁺酸化作用促进含铬矿物相浸出并增强Cr(VI)富集。综上，高Cr(VI)地下水形成主要源于微生物介导的Cr(III)氧化，其次受Cr(VI)解吸和硝化过程协同影响。

Environmental implication

地下水六价铬（Cr(VI))污染已成为全球性环境问题。Cr(VI)具有强氧化性、迁移性和毒性，对人类健康及环境产生持久性危害。本研究融合水文地球化学、同位素与微生物分子生态学方法，揭示微生物介导铬转化的核心机制，为类似水文地质背景区域的Cr(VI)治理提供科学范式。

CRediT authorship contribution statement

Misbah Fida: 文稿审阅与编辑

Fei Xu: 文稿审阅与编辑

Jing Ning: 文稿审阅与编辑，验证

Dan Wang: 文稿审阅与编辑，验证，调查

Peiyue Li: 文稿审阅与编辑，研究监督，资源整合，资金获取

Han Lu: 原稿撰写，软件分析，方法论设计，调查实施，数据整理，概念化构建

Declaration of Competing Interest

作者声明不存在可能影响本研究结果的已知竞争性经济利益或个人关系。

Acknowledgments

本研究受国家重点研发计划（2023YFC3706901）资助。