砷是一种普遍存在的有毒元素,地下水砷污染是全球性的公共卫生问题,严重影响人类健康。内蒙古河套盆地是我国高砷地下水污染较为严重的地区之一。地下水系统中的微生物活动,尤其是微生物介导的铁（Fe）、硫（S）和砷（As）等元素循环代谢过程对高砷地下水系统中砷的迁移转化具有重要的影响。然而,高砷地下水系统中微生物群落结构与功能对铁、硫、砷的迁移转化过程的影响作用和潜在的分子机制仍然未知。本研究以我国原生高砷地下水地区内蒙古河套盆地作为研究区,采用16S rRNA高通量测序和宏基因组学的方法定量分析高砷地下水系统中的微生物群落组成与功能基因,探讨砷的生物转化过程中微生物作用及潜在的分子机制,得到以下主要结论:（1）内蒙古河套盆地高砷地下水中以Acinetobacter、Pseudomonas为优势菌属;环境因子As_Total、Fe _Total、Fe²⁺、Mn_Total与平原区高砷地下水微生物群落结构显著相关（p<0.05）,说明As_Total、Fe_Total、Fe²⁺、Mn_Total影响着平原区高砷地下水微生物多样性及群落结构;与硫酸根还原、硫歧化、铁还原过程相关的功能菌属沿高砷地下水流向发生变化,暗示高砷地下水中硫代谢、铁还原等相关代谢过程的发生。（2）发现内蒙古河套盆地砷污染沉积物中存在多种砷、硫和铁循环过程相关的功能基因及功能微生物;典型硫歧化菌属（Desulfobulbu和Desulfocapsus）的存在表明,高砷沉积物中存在微生物作用下的潜在硫歧化现象,微生物介导的硫酸盐还原可能是Fe-S-As共代谢的重要过程。（3）通过对宏基因组的功能基因分析结果进行Fe-S-As代谢途径描绘,发现细菌硫酸盐的还原、硫及其化合物的歧化和铁氢氧化物的还原可同时促进砷的释放和迁移,提出高砷地下水系统中铁、硫和砷的生物地球化学循环之间有很强的联系。