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酸性矿坑水(acid mine drainage,AMD),通常含有高浓度的铁、铝、硅以及重金属离子如铜、锌、砷、金、银、铅、钙等,能引起严重的水体污染。AMD主要是通过风化作用以及微生物对一些硫化矿(如黄铜矿,闪锌矿,方铅矿)的作用形成的。酸性矿.坑水中的微生物可以大大地加速硫化矿物的氧化,而其中某些微生物可以从酸性矿坑水中筛选出来并用来进行生物浸出。一些研究表明,酸性环境中的微生物群落组成与矿水的物理化学性状及地理性状有关。为了更好地了解酸性矿坑水和酸性矿坑水中微生物群落的组成、以及进行酸性矿坑水的治理和为浸矿细菌的筛选提供理论指导,我们从广西大厂锡矿采集了两个不同样点的酸性矿坑水,并从江西德兴铜矿、湖南七宝山铜矿和瑶岗仙钨矿三个不同样地各自取回一个酸性矿坑水样品,对其中的微生物群落组成进行了分析。
用PCR-RFLP的方法研究了广西大厂锡矿两个酸性矿水样品TS和WK中的微生物群落组成。在两个样品中共检测到59种16S rDNA的可操作单元(OUT)。通过对细菌16S rDNA基因序列的系统发育树分析,这59种OTU可以分为4大类:即Nitrospira纲,γ-proteobacteria纲,Acidobacteria纲和α-aproteobacteria纲。同时发现在TS样品中,Acidithiobacillus ferrooxidans(51.8%) 和Leptospirillum ferooxidans(46.4%),群落结构十分单一。这与水样周围生态环境稳定,pH值低(pH<2),As,Fe和S等其它一些重金属浓度较高有关系。WK样品中微生物群落较TS样品复杂一些,除含有A.ferrooxidans(16%),L.ferooxidans(10%)之外,在γ-proteobacteria纲中还含有与浸矿无关的Legionella类微生物(10%),在nitrospira纲中含有L.ferriphilum(19%)。然而WK样品中的优势种群为Acidobacteria类微生物(43%)。Acidobacteria类微生物AMD环境中是非常普遍和重要的。WK样品的微生物群落组成是与其生态环境、地理化学特性相符合的。
同样通过PCR-RFLP的方法研究了来自江西德兴铜矿、湖南七宝山铜矿和瑶岗仙钨矿的微生物种群的结构。共获得了85个16S rDNA的可操作单元(OUT),其中36个OUT被测序。来自两个铜矿的样品中有7个OUT是两者共有的。而在铜矿和钨矿之间,两者共有的OUT较少。另外,有一个OUT是三者所共有的。16S rDNA的系统发育树表明,大多数序列(67%)分布在Proteobacteria亚纲中,其它的则分属于Nitrospira,Acidobacteria,Actinobacteria亚纲。在种的水平上,氧化亚铁硫杆菌在两个铜矿样点是优势种群,而Spingomonas在钨矿为优势种群。主成分分析显示地理化学性状相似的地点,其微生物群落结构也相似。我们的结果也显示,pH和钨的含量对微生物群落结构发挥着重要的作用。
总之,通过分析上述几个酸性矿坑水中微生物群落多样性,我们发现本研究中酸性矿坑水的微生物群落多样性很低;酸性矿坑水中的微生物多与已知的浸矿微生物相关;酸性环境中的微生物群落组成与矿水的物理化学性状及地理性状有关;并且样地地理化学属性越相近的样品中的微生物群落组成也越相似。