识别河水中SO₄^2-来源及相关的生物地球化学过程是有效管理和保护河流水资源的重要前提。硫在生物地球化学循环过程中具有同位素分馏效应,利用同位素能够示踪SO₄^2-在金属硫化物矿区污染河流中的来源及相关地球化学过程,对加深理解金属硫化物矿区硫素循环及有害重金属的迁移转化具有十分重要的科学意义。本文以粤北大宝山矿区受酸性矿山废水（Acid mine drainage,AMD）污染的横石河为研究对象,分析了2016年1月至11月三次采样过程中,河流水体的基本理化性质、硫的形态分布特征、阳离子的分布特征、SO₄^2-中S/O同位素组成的分布特征以及沉积物矿物学特征,以探明该流域生态系统中SO₄^2-的来源及相关的生物地球化学过程对SO₄^2-浓度和种类分布的影响,同时以河流下游（上坝村（S8））沉积物中的土著菌为研究对象,探究其硫酸盐还原特性。主要研究结论如下:1.李屋拦泥坝外排的酸性矿山废水严重影响了横石河河水水质。污水处理厂未运行前（2016年1月采样）,横石河流域地表水水质偏酸性,拦泥坝至水楼下（S1^S7）河段pH均小于4,呈现较强的酸性。整条河流ORP介于+192 mV⁺450 mV之间,处于强氧化状态。酸性矿山废水中Fe、Zn、Cu浓度严重超标,平均浓度从大到小的排列顺序是:Fe>Zn>Cu,但浓度沿河衰减明显。污水处理厂的运行对AMD的治理具有积极的促进作用,污水处理厂运行后,水体pH迅速升高到碱性,Fe、Zn、Cu浓度急剧下降。2.AMD中Fe（Ⅲ）氧化黄铁矿产生大量富集³²S和¹⁶O的SO₄^2-,其δ³⁴S值与大宝山矿区中黄铁矿的δ³⁴S值相近。受AMD污染的河流上游（S1^S7）SO₄^2-的同位素组成变化较小,下游（S8^S11）δ³⁴S和δ¹⁸O值沿河逐渐升高;未受AMD污染的河流SO₄^2-平均浓度较低,δ³⁴S值相对较高,显示出富集³⁴S的特点。成矿作用、支流的汇入、大气降水、生活污水排放会降低河流中SO₄^2-离子浓度,但对SO₄^2-的δ³⁴S和δ¹⁸O值影响较小。下游（S8^S11）SO₄^2-的δ³⁴S和δ¹⁸O同步升高,可能是由于微生物的还原作用。利用瑞利分馏模型拟合得到S、O同位素的富集因子分别在-0.431‰^-0.725‰和-1.141‰^-1.442‰之间。3.S8点沉积物中微生物组成主要有:Acinetobacter、Paludibacter和Geobacter,硫酸盐还原菌含量较小,但在适宜的条件下,微生物能进行硫酸盐还原反应。当体系中同时存在Fe³⁺和SO₄^2-时,Fe³⁺的还原优先于SO₄^2-还原,SO₄^2-的存在对Fe³⁺的还原无明显影响,但Fe³⁺的还原会促进SO₄^2-还原;当Fe³⁺浓度为10 mM时,SO₄^2-还原率可达到100%。微生物群落的变化与体系中的还原过程存在明显关系。在铁还原阶段,伴随着电子供体的消耗,Anaeromusa、Acinetobacter和Bacteroides是主要优势菌;在硫还原阶段,SRB（Desulfobulbus,Desulfosporosinus和Desulfovibrio）为优势菌。