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酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)和酸化尾矿(mine tailings),具有极低pH值(pH<3),含有大量的Pb、Zn、Cu、Cd等重金属,对环境造成巨大污染。国际上已经对AMD微生物群落组成及其关键类群有了非常深入的研究,然而作为AMD产生的重要源头,并涉及直接参与金属硫化物酸化过程的尾矿微生物群落结构研究尚少。
本研究通过对凡口铅锌尾矿的季节变化(冬季、春季、夏季),平面和剖面酸化梯度(pH2、pH5、pH7)的研究,结合同类型的连平铅锌尾矿,系统阐述了尾矿微生物群落结构特点,并通过和凡口AMD的对比阐述两种极端酸性环境的微生物群落多样性差异。我们对九个样点分别提取DNA,通过构建16S rRNA基因文库及序列分析,揭示微生物群落组成与多样性,然后结合T—RFLP法(terminal restriction fragment length polymorphism)探究不同种群的相对丰度。本论文研究表明:尾矿微生物和AMD在群落结构上有着极大不同:尾矿微生物群落Arcbaea占优势,达45%,而只有5%的嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At.f.),不同季节尾矿的分析也表明了Archaea占优势的结论;而在凡口的AMD中,Arcbaea仅占7%,占优势的是At.ferrooxidans,达49%。而我们对不同酸化梯度的研究则表明Archaea丰度随着pH降低而显著增加,pH7.3时为3%,pH6.1时为9%,pH5.2时为28%,pH2.3时为45%,平面和剖面酸化梯度均显示了相同结论。
本研究揭示酸化尾矿与AMD在微生物群落结构的极大不同,且古菌在尾矿酸化过程中极可能扮演重要角色。本研究通过结合尾矿和AMD的研究,揭示了直接参与尾矿酸化过程的微生物群落的重要性,在酸化污染控制和土地修复等有着重要意义。