高硫煤矿关闭后仍长期产生酸性矿井水,严重污染地下水及地表水环境,对矿区生态环境构成重大威胁。煤矿关闭后,矿井内部由开放体系变为封闭/半封闭体系,环境条件的改变诱发矿井内部微生物群落的演替。论文通过现场调研、测试分析及室内模拟实验,研究了废弃煤矿酸性排水对地表环境微生物群落结构及代谢功能等的影响,重点研究了废弃煤矿环境条件下的产酸过程和微生物群落演替规律。主要结论如下:（1）揭示了废弃煤矿酸性排水对表生环境微生物群落结构、代谢功能和铁硫代谢基因的影响。研究结果表明,受AMD污染后极端酸性、高铁的寡营养环境导致细菌丰度和多样性显著降低,Ferrovum、Metallibacterium和Acidithiobacillus等嗜酸性铁硫代谢菌成为优势菌属,CCA分析结果表明当土壤p H<4时,样品中细菌群落的分布主要受铁含量影响。Tax4Fun功能预测结果表明微生物通过增强信号传导、膜转运、能量代谢、核苷酸代谢、翻译、复制和修复等功能,以提高细胞活性,适应极端环境。cys J、cys I、cys H、cys NC、cys D和Sat等同化硫酸盐代谢基因在污染环境微生物中高度表达,微生物通过增强对硫酸盐的同化代谢以合成生物体代谢所必须的物质。（2）开展了开放、半封闭、封闭条件下废弃煤矿微生物群落演替及水质变化模拟实验,设置煤+矸石、矸石和土壤+矸石三类组成类型。结果表明厚壁菌门、变形菌门、放线菌门、硝化螺旋菌门和绿弯菌门是废弃煤矿模拟体系的优势菌门,体系中微生物多样性随时间逐渐增加。硫化杆菌属、酸铁杆菌属、norank＿f＿＿Bacteriovoracaceae和norank＿o＿＿Acidimicrobiales等为模拟体系中的优势菌群,其中硫化杆菌属在矸石体系中的丰度显著高于其他各组,酸铁杆菌属在封闭/半封闭体系中的丰度显著高于开放体系。（3）340天的封闭条件煤+矸石模拟实验发现,封闭条件下模拟体系具有持续产酸的能力,微生物群落结构也发生显著改变。模拟体系中厚壁菌门的丰度随时间逐渐降低,而放线菌门、硝化螺旋菌门和绿弯菌门的丰度整体呈增加趋势,变形菌门丰度先增加后降低。在属水平上,硫化杆菌属、酸铁杆菌属、高铁微菌属、高铁丝菌属等具有铁硫代谢能力的菌属逐渐被norank＿o＿＿Acidimicrobiales、norank＿f＿＿Bacteriovoracaceae、norank＿c＿＿JG37-AG-4和norank＿f＿＿Family＿XVII等对重金属有较强耐受性的菌群所替代。RDA分析表明,煤+矸石体系中微生物群落分布主要受SO₄^2-、p H和Mn的影响。（4）在开放/半封闭的矸石模拟体系中,厚壁菌门随时间逐渐下降,而变形菌门和放线菌门的丰度逐渐增加。在属水平上,模拟体系内的异养铁硫代谢菌硫化杆菌和高铁微菌逐渐被norank＿o＿＿Acidimicrobiales和norank＿f＿＿Bacteriovoracaceae替代,而自养型铁硫氧化菌—酸铁杆菌的丰度随时间无显著变化。RDA分析表明矸石体系中微生物群落分布主要受Al、Cr、Mn、Zn等重金属的影响。（5）揭示了不同条件下废弃煤矿模拟体系的产酸过程。产酸初期主要以氧气和微生物催化氧化黄铁矿和Fe²⁺为主,随着氧气的消耗,Fe³⁺成为黄铁矿主要的氧化剂,导致体系内Fe³⁺浓度逐渐降低而Fe²⁺浓度逐渐增加,开放和封闭体系后期的产酸存在差异。封闭体系中随着Fe³⁺的逐渐消耗,模拟体系逐渐达到稳定状态,稳定状态下水体中主要为Fe²⁺和SO₄^2-;而开放体系中黄铁矿持续缓慢氧化,体系内Fe²⁺和SO₄^2-逐渐增加。废弃煤矿的产酸过程同时伴随矿物的溶解和Fe³⁺的水解过程,兼性厌氧的酸铁杆菌属为封闭体系的主要产酸微生物。（6）通过Tax4Fun功能预测,揭示了废弃煤矿产酸过程中微生物群落代谢功能和铁硫代谢基因的变化特征。结果表明体系内微生物的氨基酸代谢、碳水化合物代谢、辅酶和维生素代谢、能量代谢等代谢功能逐渐降低,而核苷酸代谢、聚糖生物合成代谢、细菌分泌系统、双组份系统和硫代谢等代谢功能逐渐增强;封闭体系中硫酸盐转运、同化硫酸盐还原和异化硫酸盐氧化/还原基因随时间呈增加趋势。该论文有图91幅,表24个,参考文献179篇。