酸性矿山水(acid mine drainage,AMD)是硫化物矿物发生氧化性溶解而形成的,而嗜酸微生物在氧化过程中起着至关重要的催化作用。要控制酸性矿山废水的产生,就需要理解酸性矿山废水区域的嗜酸菌群落组成和变化规律,以及它们在铁硫化学元素循环中所起的作用。因此,本论文以安徽某铁矿排土场酸性矿山废水库及周边区域为研究对象,用克隆文库及高通量测序等分子生物学技术深入研究了区域内嗜酸菌的群落结构特征和时空演变规律,解析了各生境中主要的嗜酸菌及其在酸性生态系统中所扮演的角色,探讨了物理化学因子与嗜酸菌群落结构之间的关系。研究获得了以下几点成果:1.酸水库的水质呈强酸性,pH值常年小于3.2,氮磷含量很高,而且水体中含有大量的金属离子以及SO42-。另一处新生成的酸性矿山废水AMD-12-5,其酸性更强(pH值2.5),硫酸根和铁离子的浓度分别是酸水库的2倍和10倍以上。2.克隆文库研究表明,夏季酸水库中主要的细菌类群为变形菌门。Ferrovum myxofaciens是系统中主要的铁氧化菌。真核微生物群落主要由嗜酸的小球藻和尖毛虫组成。大量生长的光合藻类为该酸性生态系统提供了初级生产力。3.在该排土场所采固体样品都呈强酸性,pH均在3.0以下。酸杆菌门在所有样品中都占有很高的比例,它们在酸水库周边的废矿石生态系统中发挥着重要的作用。pH值和有机质与细菌多样性呈正相关关系,而硫酸根和TP与细菌多样性呈负相关关系。4.高通量测序研究表明,秋季酸水库嗜酸菌多样性比冬季高,而环境条件更严酷的样品AMD-12-5生物多样性比酸水库低。变形菌门在这两个采样季依然是酸水库中第一大细菌类群,而AMD-12-5中最丰富的细菌类群则为拟杆菌门。5.Ferrovum myxofaciens在秋冬两个季节仍然是酸水库中最主要的铁氧化菌。样品AMD-12-5中最主要的菌种为Chitinophaga spp.,所占比例高达87.2%。据目前所知,这是首次在极端酸性环境中大量检出该属细菌。6.秋季酸水库中主要的真核微生物为小球藻和棕鞭藻;冬季则为尖毛虫和衣藻。7.该区域新鲜废矿石中典型的产酸群落主要包括Sulfobacillus spp、Leptospirillum ferriphilum、Ferroplasma acidiphilum、Acidiferrobacter thiooxydans。8.该区域的氨氧化作用主要由泉古菌门的氨氧化古菌所驱动,而且该区域存在新的氨氧化古菌类群。