甲烷是最主要的温室气体之一,生物技术是削减甲烷排放最为经济、有效的方法。硝酸盐/亚硝酸盐还原耦合甲烷厌氧氧化对淡水生态系统削减甲烷排放具有重要的作用,但由于其作用功能微生物生长极其缓慢而限制其工程应用。本研究通过构建亚硝酸盐/氢氧化铁共存耦合甲烷厌氧氧化的反应器体系（淡水体系）,以亚硝酸盐耦合甲烷厌氧氧化体系为对照,跟踪监测运行长达三年的厌氧反应器理化参数变化情况,分析亚硝酸盐/氢氧化铁协同耦合甲烷厌氧氧化的特性;结合高通量宏基因测序、细菌与古菌多样性测序、功能基因（相关酶丰度差异检验）和网络分析等方法分析反应器内微生物多样性、功能微生物代谢通路等,探究了NO2-/Fe3+共存条件下微生物驱动的电子受体还原耦合甲烷厌氧氧化过程和机理。研究取得以下结果:（1）氢氧化铁与亚硝酸盐共存能够促进反硝化耦合甲烷厌氧氧化过程:协同体系中甲烷、亚硝酸盐氮、氨氮消耗更快,Fe（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）浓度处于动态平衡,且高于对照体系,表明铁元素促进N-DAMO过程不仅参与协同体系内反应,且可能是N-DAMO过程的潜在催化剂。（2）氢氧化铁协同体系中的细菌和古菌微生物群落结构有着不同的变化。协同耦合体系的细菌多样性低于对照体系,而古菌的多样性高于对照体系。说明Fe（OH）3对细菌的选择性更大,且在协同耦合体系中细菌可能是主要的功能微生物。（3）反应器运行过程中,甲烷、亚硝酸盐、Fe（Ⅲ）、Fe（Ⅱ）四个环境因子相互正相关,细菌群落结构受环境因子影响程度大小依次为:亚硝酸盐>Fe（Ⅱ）>甲烷>Fe（Ⅲ）;古菌群落结构受环境因子影响程度大小依次为:甲烷>亚硝酸盐>Fe（Ⅲ）>Fe（Ⅱ）。说明甲烷与Fe（Ⅲ）的转化可能更多与古细相关,而亚硝酸盐与Fe（Ⅱ）的转化可能更多与细菌相关。（4）协同耦合体系中甲烷氧化为二氧化碳、亚硝酸盐还原为氮气过程的关键基因如pmo-amo,mdh,mxa,nar,nir,nor等相关基因丰度上调;而对照体系中,氨氮生成与转化CPS1,gin A,cyn T,cyn S等关键基因丰度上调、铁载体代谢相关酶的关键基因HEPH,PPOX,hem H基因丰度上调。表明协同体系中添加氢氧化铁可能有助于氨氮的转化,铁作为必须生命活动因子为协同耦合体系中功能微生物的生命活动提供了支撑。Hyphomicrobium和Methylocystis在甲烷代谢、氮代谢、卟啉代谢中物种贡献度较高,且这两类细菌能编码大部分关键基因,可能是协同体系中的潜在功能微生物;而且,相较于对照体系,它们在代谢过程中有基因丰度的差异,表明氢氧化铁与亚硝酸盐协同下会影响功能微生物的代谢趋向。