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湖泊微生物是水生态系统的重要组成部分,其能直接或间接地影响水生态系统的物质和能量循环。煤炭资源的开采过程中,煤及顶底板中伴生的黄铁矿等硫化物通过与水、大气及细菌相互作用形成酸性矿山排水(Acid mine drainage,AMD)。因AMD具有低pH、高重金属、高硫酸盐等特征,不经处理而直接排放,常造成受纳水体的酸化,低pH值及大量重金属离子会抑制水体微生物的生长,阻碍水体自净。贵州兴仁市煤矿资源丰富,尤以高砷煤产出而有名,境内不少水库受AMD的影响。现有研究主要聚焦于对受AMD污染的水库的酸化特征和金属元素迁移转化规律等方面,对水库酸化后水体微生物的群落结构变化尚未涉及。本研究于2019年9月对贵州兴仁市矿集区范围内3座受AMD影响水库和1座未受AMD影响水库水体及其中两座受AMD影响的水库入库流域、水库不同深度水体进行了样品采集,使用第二代高通量测序技术之一的MiSeq测序技术,通过扩增微生物16S rDNA和18SrDNA的方法,研究受AMD影响的水体中微生物群落结构特征,并运用冗余分析和主成分分析揭示影响水体中微生物群落结构变化的主要环境因子,并对比分析不同地区不同类型酸性矿山排水水库水体微生物群落结构特征及其环境影响因素,以期为矿山废水的治理提供基础的支撑数据,亦可为水库的治理提供参考数据。主要结果如下:(1)对受AMD影响的青树子水库及其入库流域,马家屯水库及其入库流域与高峰水库,未受AMD影响的鲁皂水库进行了采样分析,结果表明,受AMD影响的水库及入库流域水体中,pH和水温T在上游至下游逐渐增高,水库表层至底层逐渐下降。EC、Eh、DO上游至下游逐渐下降,水库表层至底层EC、Eh变化趋势不明显,DO逐渐下降。TN、TP、DOC、NH4+-N营养物质在流域中变化趋势不明显,从水库表层至底层浓度逐渐增加,且在水库水体中的浓度低于入库流域水体,可能是因为河流是一个动态的水体,其水的流动性较湖库要高,水体的营养盐分布更为均质。Mg2+、Mn2+、As3+上游至下游浓度逐渐降低,水库水体中各金属离子(Mg2+、Mn2+、As3+、K+、Ca2+、Na+、Fe2+、Cr2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+)浓度无明显变化趋势。SO42–离子浓度在流域水体中的浓度要高于水库水体中。与未受AMD影响的水库相比,AMD影响的水库水体具有低pH值、高EC值,低DOC,高含量的Zn、Ni、Mn和SO42–;但Fe2+含量在各水库水体中差异较小,且含量较低。(2)水库表层浮游细菌测定结果表明,变形菌门(Proteobacteria)是受AMD影响水库水体的主要细菌门类,在3个受影响的水库中均占比95%以上。在属分类水平上,红杆菌属(Rhodobacter)、不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)和铁氧化细菌属(Ferrovum)是受AMD影响水库水体中的主要菌属;未受AMD影响水库水体细菌群落中,放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)为主要细菌门类,占比分别为48%和29%,主要菌属为发光杆菌属(Ilumatobacter)、不动杆菌属(Acinetobacter)。分析表明,受AMD影响水库细菌群落结构特征与未受AMD影响水库细菌群落存在明显差异,推测DOC、pH及Na离子浓度对此差异起到了主导作用。(3)受AMD影响的水库及其入库流域水体细菌测定结果表明,入库流域水样中细菌群落多样性整体要高于水库水样,且入库流域中变化趋势不明显,水库表层水体中的细菌丰富度与多样性水平均较低,从表层至底层细菌多样性不断升高。在门水平上受AMD影响的细菌主要由变形菌门(Proteobacteria),优势亚门α-变形菌门(Alphaproteobacteria,2.42%–61.99%)、β-变形菌门(Betaproteobacteria,1.29%–63.53%)、γ-变形菌门(Gammaproteobacteria,6.41%–63.09%),拟杆菌门(Bacteroidetes,0.21%–12.96%),厚壁菌门(Firmicutes,0.15%–14.48%)和放线菌门(Actinobacteria,0.06%–4.64%)构成。从不同空间位置浮游细菌群落组成来看,不动杆菌属(Acinetobacter)在受AMD影响流域上游至水库底层水样中均占较大比例,为2.13%–57.84%,假单胞菌属(Pseudomonas,3.86%–12.29%)、铁细菌属(Ferrovum,0.97%–13.21%)和拟杆菌属(Bacteroides,0.01%–5.02%)是上游水样中的优势菌属,噬氢菌属(Hydrogenophaga,0%–5.94%)、盖氏铁柄杆菌属(Gallionella,1.45%–11.91%)和新鞘氨醇杆菌(Novosphingobium,0%–5.34%)是中游占比较大的菌属,红细菌属(Rhodobacter,12.73%–57.52%)是下游水样和水库水样中的优势细菌。造成AMD影响下不同位点处水体浮游细菌群落组成差异的环境因子各不相同,入库流域水体细菌群落主要受NH4+-N、总磷(TP)和SO42–影响,Mg2+和As3+也与入库流域水体中细菌多样性存在一定相关关系,水库水体中细菌群落主要受水温(T)影响。(4)水库表层水体真菌群落组成分析表明,水体真菌群落高通量DNA测序共发现2073个OTUs,隶属8个门20个纲240个属,各水库水体优势菌门主要有担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和壶菌门(Chytridiomycota),毛霉菌门(Mucoromycota)和顶复亚门(Apicomplexa)是未受AMD影响水库水体中除担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)外的两个优势门类。主成分分析表明Ascomycota、Basidiomycota和Chytridiomycota受DO正向调控,而与pH、EC、NH4+-N、DOC、SO42–及各重金属离子(Pb2+、Mn2+)呈负相关关系。DOC、水温T、pH、总磷(TP)正向调控浮游真菌Mucoromycota和Apicomplexa,其中与DOC正相关性在p<0.01水平,与T在p<0.05水平,EC、Eh、DO、NH4+-N、总氮(TN)及各重金属离子(Pb2+、Mn2+和Ni2+)与Mucoromycota和Apicomplexa呈负相关关系,其中与TN达p<0.05水平。由此推测受AMD影响与未受AMD影响水库水体浮游真菌群落与水质参数关系存在异同之处。(5)不同地区不同类型的微生物群落对比分析,未发现微生物群落结构的差异与地理位置、矿区类型、采样时间等因素存在相关性。