近年来，微生物与矿物之间相互作用的研究已成为地质微生物学研究领域的热点之一。氧化亚铁硫杆菌(Acidihiobacillus ferrooxidans)是地质微生物学领域最受研究者关注的菌种之一。A.ferrooxidans菌与硫化物的相互作用研究对于理解微生物在矿物氧化以及生物成矿的过程中发挥的作用具有很大的理论意义。　　 本论文以A. ferrooxidans菌分别与毒砂和黄铁矿进行一系列生物氧化实验，并与加入Fe3+的化学氧化过程以及未加入氧化剂和细菌的自然氧化过程进行了对比。实验进行49天，我们对反应过程中溶液化学性质随时间的变化进行了监测，利用X射线粉晶衍射和激光拉曼光谱对固相反应产物成分进行分析，并通过扫描电镜、透射电镜、能谱和X光电子能谱的微区化学分析手段对矿物表面形貌和细菌形态的变化做了观测，将“溶液-细菌-矿物”作为一个统一的系统，以说明A.ferrooxidans菌对毒砂和黄铁矿生物氧化过程中矿物氧化溶解以及生物矿化的作用机理。　　 研究发现，毒砂和黄铁矿在不加入氧化剂的自然氧化体系中溶解速率非常低；在A. ferrooxidans菌作用下黄铁矿的生物氧化过程可分为三个阶段：(i)无机氧化阶段；(ii)快速生物氧化阶段；(iii)稳定生物氧化阶段；从第二个阶段起黄铁矿的生物氧化速率高于化学氧化速率。而毒砂的生物氧化过程随A.ferrooxidans菌数量变化分为四个阶段：(i)自然氧化阶段；(ii)生物氧化起始阶段；(iii)快速生物氧化阶段；(iv)稳定生物氧化阶段；前二个阶段毒砂的生物氧化速率低于化学氧化速率，但从第三阶段起生物氧化速率高于化学氧化速率。XPS结果显示，毒砂表面元素在氧化过程中发生复杂的化合态变化，毒砂表面高价态元素的相对比例随细菌生长和溶液铁离子浓度升高而增大，生物氧化第三阶段毒砂表面的氧化程度高于化学氧化。氧化过程中毒砂表面覆盖中间氧化产物S0沉积层，对比化学氧化，A.ferrooxidans菌能不断把Fe2+氧化成Fe3+，促进毒砂表面中间产物氧化。通过SEM观察发现A。ferrooxidans菌均可吸附在毒砂和黄铁矿表面上，并且生物氧化后的毒砂和黄铁矿表面都存在细菌形状与大小、并定向排列的溶蚀坑，这说明细菌吸附对矿物表面的形态改造有着密切的关系。TEM结果表明，A.ferrooxidans菌在毒砂和黄铁矿生物氧化过程中能分泌胞外多聚物(EPS)。EPS可能是促使细菌吸附于毒砂和黄铁矿表面，从而导致矿物氧化溶解形成初始溶蚀坑的重要原因。在毒砂的生物氧化过程中，EPS可能是引发生物矿化作用并形成砷酸铁沉淀的重要场所，A.ferrooxidans菌细胞外的生物矿化作用不仅贯穿其生长代谢阶段，而且还会发生在死亡细菌的细胞膜和细胞质内。EPS还可能是A.ferrooxidans菌对有毒金属离子的响应形式，EPS可能起着保护细胞完整性、并通过引发砷酸铁沉淀来抗耐砷离子毒性的作用。A.ferrooxidans菌能不断把Fe2+氧化成Fe3+，并以Fe3+为氧化剂促使毒砂和黄铁矿的氧化溶解。由本文实验结果可见，A.ferrooxidans菌与毒砂和黄铁矿相互作用实际上是接触和非接触间接作用机制的结合。