微生物浸矿已经被广泛用于提取尾矿及低品位矿物中重金属，但由于其反应速度慢其运用受到了很大的限制。关于种群间相互作用的生态学研究表明，偏利、互利等正面作用能提高其中单种群的数量与活性，但是在微生物浸矿过程中运用微生物之间相互作用来提高浸矿率的报道相对较少，本文的研究假说是：“利用根瘤菌与氧化亚铁硫杆菌（简称A.f菌）的种间互利作用，以及高浓度下红酵母菌吸附重金属对A.f菌的偏利作用来改善A.f菌浸矿环境，从而提高浸矿环境中A.f菌的活性及数量以及浸矿效率”。本研究的具体内容与结论如下：本研究所用的尾矿样品采自云南某铜矿尾矿，通过对尾矿进行了表征分析，从菜豆根瘤中根瘤菌的分离与性质分析实验，A.f菌在不同条件下生长曲线的测定实验，根瘤菌、红酵母菌分别与A.f菌的共同浸矿实验，以及浸矿过程中微生物增长模型拟合，得出：①该尾矿颗粒的平均粒径为18.30μm。主要元素组成为：Si=250.35mg/g，Fe=141.9mg/g，Al=82.2mg/g，Ca=71.7mg/g，S=66.7mg/g，Cu=3.5mg/g，Mn=2.4mg/g，As=1.2mg/g以及Cd=0.064mg/g。主要研究的三种重金属元素Cu、As、Cd大部分均以残渣态存在于尾矿中；②在通过低pH、以及高浓度铜的筛选后得到最优根瘤菌菌株FJ-5，能够耐受pH=2以及铜离子浓度为100mg/L的环境，且能利用除乙醇外的大多数有机物以及分泌有机酸；③A.f菌菌株CQUAF-01在pH=2、30℃的条件下生长状况最好，48h培养后最终的细菌浓度为3.8×108个/mL。本菌株对铜的耐受度超过1g/L，而镉元素的浓度达到1mg/L的时候，亚铁离子的氧化率降低了近55%。A.f菌与根瘤菌的初始浓度比为5:1时，A.f菌的生长状态最好。A.f菌最大比生长速率μmax值为0.131/h，Ks为1.21g/L；④5%矿浆浓度下，根瘤菌与A.f菌初始比为5:1时浸出效果最好，总铁、Cu、As以及Cd的浸出率分别为10.0%、19.5%、16.9%与13.1%，浸出效果优于无菌实验组与只有A.f菌的实验组；⑤15%矿浆浓度下，添加红酵母菌的实验组总铁、Cu、As与Cd的浸出率分别为7.2%、8.1%、4.1%与5.1%，浸出效果优于无菌实验组与只有A.f菌的实验组；⑥A.f菌与根瘤菌的相互促进作用的互利系数α=0.25，β=1.12。预测A.f菌的菌数浓度最终会趋于6.46×109个/mL，根瘤菌的菌液浓度最终会趋于2.61×109个/mL。红酵母菌对A.f菌促进作用的偏利系数α=1.6，预测结果A.f菌的菌液浓度最终会趋于1.94×109个/mL，红酵母菌的菌液浓度最终会趋于4.84×108个/mL。对上述实验分析得到如下结论：①尾矿中Fe和S的含量较高，重金属元素的存在形态以残渣态为主，适合生物浸出。②本文分离出的菜豆根瘤菌能在浸矿的强酸及高浓度重金属环境中生长；③镉离子会对A.f菌的代谢产生抑制作用，而根瘤菌能够降低有机代谢产物对A.f菌的负面作用，并通过利用这些有机物获得自身生长的所需的能源，从而促进两种群的生长；④根瘤菌能在浸矿过程中提高A.f菌的活性与数量，进而提高尾矿的浸出效果。⑤高矿浆浓度下，红酵母菌能吸附浸矿溶液中的重金属离子，降低其对A.f菌的毒害作用，从而提高了A.f菌的活性与数量，从而提高矿物的浸出率。红酵母菌吸附重金属离子过程更为符合Langmuir吸附等温模型，这表明本吸附过程以单层吸附为主。且伪二级动力学Lagergren方程更适合描述红酵母菌吸附Cd2+的动力学。⑥根据已有的种间相互作用模型，建立了能够反映尾矿浸出过程中的微生物相互作用模型，并与实验结果进行拟合，效果较好。虽然氧化亚铁硫杆菌能有效浸出该尾矿中的重金属元素，但受各种条件限制，其浸出速率较慢，根瘤菌与红酵母菌能够改善A.f菌的生长环境，提高了A.f菌的数量浓度与浸矿效率。本文阐明了氧化亚铁硫杆菌浸矿过程中种群间互利与偏利作用的机制，同时也为微生物浸矿降低尾矿中重金属对环境安全的危害提供了支持。