底泥黑臭现象是目前南方城市亟待解决的问题。而利用硝酸钙原位氧化进行黑臭底泥修复已经成为一种常用的底泥原位修复技术。然而现有研究对投加硝酸钙后主要还原性污染物的快速协同氧化效应及相关微生物群落结构的缺乏深入的研究,其过程机理和工艺参数需要进一步明确。因此,本研究通过对广州黑臭河道还原性污染物进行调查,还针对南方城市季节性变化、投加量等工艺参数对底泥进行硝酸钙原位修复实验。深入探讨了硝酸钙原位快速治理黑臭底泥过程主要还原性污染物及微生物群落的变化情况,进一步明确快速黑臭治理机理及主要工艺参数,可为该技术的推广和实施提供参考依据。本研究结果表明:（1）广州市典型黑臭底泥还原性污染物（包括亚铁、硫化物、氨氮和TOC）的空间分布存在一定差异,微生物主要以Proteobacteria（变形菌门）和Bacteroidetes（拟杆菌门）为主。而投加硝酸钙修复后,大部分的底泥Proteobacteria（变形菌门）中具有硫铁氧化功能的Thiobacillus的比例显著上升,成为主要的优势属。投加硝酸钙后,底泥颜色变化与硫铁的氧化效果相关,14天内可以达到底泥黑色消失、主要的臭气物质硫化物也被去除的效果。（2）硝酸钙修复底泥过程中,温度变化会显著地改变微生物群落结构。同时,由于温度变化所决定的优势菌属的变化,硫化物和亚铁氧化过程受到了显著的影响。因此,只有当温度高于15℃时,硝酸盐驱动的硫化物和亚铁氧化速率才会提高,在这种情况下,由硝酸盐驱动的硫化物和亚铁氧化相关的细菌（如Thiobacillus）变成了优势菌。因此,中国南方城市的在夏季投加硝酸钙城市黑臭修复效率更高。（3）硝酸盐的投加量对沉积物中硫化物、亚铁和氨氮氧化和微生物多样性的过程有显著影响。投加适量硝酸钙,硫化物和亚铁可以在两周内完全氧化,两个月内无硫化物再生,而且氨氮可以同时被去除。这些结果表明,对于硫化物和富铁沉积物的处理,nNO₃/n（S+Fe）作为硝酸钙用量计算的指标是可行的,接近于1.2的比值适用于短期的沉积物气味控制。硝酸钙对底泥氧化修复过程中,发现的Thiobacillus、Sulfurimonas等,证明底泥中铁硫反硝化是主要的硝酸盐还原过程。另外,专性厌氧氨氧化菌属Candidatus_Brocadia的出现则在微生物角度证实了修复后氨氮下降的原因是因为启动了厌氧氨氧化反应。