We present the first study of a unique acidic lake formed in the Brunita open pit (La Unión mines, Cartagena, SE Spain). This pit lake exhibits chemical characteristics typical of AMD, such as low pH (pH 2.2–5.0) and high iron content (500–6400 mg/L total Fe). It also has some of the highest sulfate concentrations reported to date in pit lakes (26,000–38,400 mg/L $${\text{SO}}_{ 4}^{ 2- }$$ SO 4 2 - ) and transition metals like Mn (up to 2000 mg/L), Zn (500 mg/L), or Cu (250 mg/L). In addition, we found abnormally high concentrations of salt-forming ions (e.g. 5500 mg/L Mg, 750–1300 mg/L Cl, and 300–630 mg/L Na). The resulting high salinity (58‰) at the bottom creates a meromictic lake despite the lake’s low relative depth (9%), with an anoxic, reducing monimolimnion isolated from the oxygenated mixolimnion. In the monimolimnion, we observed decreased metal concentrations (e.g. Cu, Zn, Cd, Cr, Pb, Th). We hypothesize that these metals are being removed by interaction with biogenic H 2 S and subsequent precipitation as metal sulfides. Scanning electron microscopy shows sub-micron, spherical particles of ZnS in close association with cocci and rod-like bacteria. Analysis of the microbial community composition through 16S rRNA gene amplicon sequencing revealed different genera of sulfate-reducing bacteria (SRB) in the monimolimnion, including Desulfobacca , Desulfomonile , Desulfurispora , and Desulfosporosinus . Their apparent ability to reduce sulfate and selectively precipitate potentially toxic metals, and their resistance to this lake’s extreme geochemical conditions, makes these bacteria of great interest for biotechnological applications (e.g. bioremediation and biomining). Wir stellen hier die erste Untersuchung eines einzigartigen sauren Sees vor, der sich in dem Brunita Tagbau gebildet hat. Der See zeigt typische Charakteristika saurer Bergbauwässer, etwa niedrigen pH (2,2-5,0) und hohe Eisengehalte (500-6.400 mg/L gesamt-Fe). Er hat auch die höchste Sulfatkonzentration, welche jemals in Bergbauseen gefunden wurde (26.000-38.400 mg/L $${\text{SO}}_{ 4}^{ 2- }$$ SO 4 2 - ), sowie Übergangsmetalle wie Mn (bis 2000 mg/L), Zn (500 mg/L), oder Cu (250 mg/L). Zudem fanden wir abnorm hohe Konzentrationen von salzbildenden Ionen (zum Beispiel 5.500 mg/L Mg, 750-1.300 mg/L Cl, und 300-630 mg/L Na). Die resultierende hohe Salinität (58 ‰) am Boden verursacht einen meromiktischen Charakter des Sees trotz seiner geringen relativen Tiefe (9%), mit einem anoxischen, reduzierenden Monimolimnion welches von dem sauerstofführenden Mixolimnion getrennt ist. Im Monimolimnion fanden wir geringere Metallkonzentrationen (z.B. Cu, Zn, Cd, Cr, Pb, Th). Wir vermuten, daß diese Metalle durch Interaktion mit biogenem H 2 S abstrahiert werden und danach als Metallsulfide ausfallen. Das Rasterelektronenmikroskop zeigt rundliche Partikel von ZnS nahe von Kokken und stäbchenförmigen Bakterien. Die Analyse der mikrobiellen Gemeinschaft mittels 16S rRNA Gen Amplicon Sequenzierung ergab die Anwesenheit verschiedener Genera sulfatreduzierender Bakterien im Monimolimnion, unter anderen Desulfobacca, Desulfomonile, Desulfurispora , und Desulfosporosinus . Ihre scheinbare Fähigkeit, Sulfat zu reduzieren und potentiell toxische Metalle selektiv auszufällen, und ihre Resistenz gegen die extremen geochemischen Bedingungen in dem See verleiht diesen Bakterien ein großes Interesse für biotechnologische Anwendungen (u.a. Bioremediation und Biogewinnung). Presentamos el primer estudio de un lago ácido único formado en la mina a cielo abierto Brunita (minas de La Unión, Cartagena, SE España). Este lago minero presenta características químicas típicas de los AMD, como un pH bajo (pH 2.2–5.0) y un alto contenido de hierro (500–6400 mg/L de Fe total). También tiene algunas de las concentraciones más altas de sulfato registradas hasta la fecha en lagos mineros (26,000–38,400 mg/L $${\text{SO}}_{ 4}^{ 2- }$$ SO 4 2 - ) y metales de transición como Mn (hasta 2000 mg/L), Zn (500 mg/L) o Cu (250 mg/L). Además, encontramos concentraciones anormalmente altas de iones formadores de sales (por ejemplo, 5500 mg/L de Mg, 750-1300 mg/L de Cl y 300-630 mg/L de Na). La alta salinidad resultante en el fondo (58 ‰) crea un lago meromíctico a pesar de la baja profundidad relativa del lago (9%), con un monimolimnion anóxico reductor aislado del mixolimnion oxigenado. En el monimolimnion, observamos una disminución de las concentraciones de metales (por ejemplo, Cu, Zn, Cd, Cr, Pb, Th). Suponemos que estos metales se eliminan mediante la interacción con H 2 S biogénico y la posterior precipitación como sulfuros metálicos. La microscopía electrónica de barrido muestra partículas esféricas submicrométricas de ZnS en estrecha asociación con bacterias de tipo coco y bacilo. El análisis de la composición de la comunidad microbiana a través de la secuenciación del amplicón del gen 16S rRNA reveló diferentes géneros de bacterias reductoras de sulfato en el monimolimnion, incluidos Desulfobacca, Desulfomonile, Desulfurispora y Desulfosporosinus . Su aparente capacidad para reducir el sulfato y precipitar selectivamente metales potencialmente tóxicos y su resistencia a las condiciones geoquímicas extremas de este lago, hace que estas bacterias sean de gran interés para aplicaciones biotecnológicas (por ejemplo, biorremediación y biominería). 第一次研究了独特的布伦纳露天矿(La Union mines, Cartagena, SE Spain)酸性矿坑湖。湖水显示出典型的酸性矿井水(AMD)化学特征,例如低pH值(pH 2.2-5.0)和富铁(总铁浓度500- 6400 mg/L)。湖水具有迄今报道矿坑湖中最高的硫酸盐含量(26000 -38400 mg/L $${\text{SO}}_{ 4}^{ 2- }$$ SO 4 2 - )和过渡金属浓度,例如锰(2000 mg/L)、锌(500 mg/L),或铜(250 mg/L)。还发现湖水含有异常高浓度的盐离子(如镁5,500 mg/L g、氯750-1300 mg/L和钠300-630 mg/L)。尽管矿坑湖相对深度较低(9%),湖底高盐度(58‰)特征使之成为半对流湖,缺氧、还原性的永滞层与含氧的混成层相对独立。在永滞层中,观察到金属离子(如铜、锌、镉、铬、铅和钍)浓度降低。推测这些金属会正在经过与生物成因气体(H 2 S)相互作用及随后的金属硫化物沉淀作用被去除。扫描电镜发现亚微米级球形硫化锌(ZnS)颗粒与球菌和杆状细菌密切相关。采用16S rRNA基因扩增子测序手段分析了微生物群落组成,发现永滞层内生存着不同属的硫酸盐还原菌,包括Desulfobacca、Desulfomonile、Desulfurispora和Desulfosporosinus。它们具有明显的去除硫酸盐和选择性沉淀潜在有毒金属的能力,具有承受湖水极端地球化学条件的能力。这些细菌有望引发生物技术方面 (例如生物修复和生化采矿)的关注。

中文翻译：

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Brunita 矿（西班牙东南部拉乌尼翁）酸性盐坑湖的微生物地球化学

我们首次对在 Brunita 露天矿（西班牙东南部卡塔赫纳的 La Unión 矿）中形成的独特酸性湖进行了研究。该坑湖表现出 AMD 的典型化学特征，例如低 pH（pH 2.2-5.0）和高铁含量（500-6400 mg/L 总铁）。它还具有迄今为止在坑湖中报告的最高硫酸盐浓度（26,000–38,400 mg/L $${\text{SO}}_{ 4}^{ 2- }$$ SO 4 2 - ）和过渡金属如锰（高达 2000 毫克/升）、锌（500 毫克/升）或铜（250 毫克/升）。此外，我们还发现了异常高浓度的成盐离子（例如 5500 mg/L Mg、750–1300 mg/L Cl 和 300–630 mg/L Na）。尽管该湖的相对深度较低 (9%)，但由此产生的底部高盐度 (58‰) 形成了一个等离子湖，其中缺氧、还原的单分子离子与含氧混合离子分离。在monimolimnion，我们观察到金属浓度降低（例如 Cu、Zn、Cd、Cr、Pb、Th）。我们假设这些金属通过与生物源 H 2 S 的相互作用以及随后作为金属硫化物的沉淀而被去除。扫描电子显微镜显示亚微米、球形的硫化锌颗粒与球菌和棒状细菌密切相关。通过 16S rRNA 基因扩增子测序对微生物群落组成的分析揭示了 monimolimnion 中硫酸盐还原菌 (SRB) 的不同属，包括 Desulfobacca、Desulfomonile、Desulfurispora 和 Desulfosporosinus。它们减少硫酸盐和选择性沉淀潜在有毒金属的明显能力，以及它们对这个湖泊极端地球化学条件的抵抗力，使这些细菌对生物技术应用非常感兴趣（例如 生物修复和生物采矿）。Wir stellen hier die erste Untersuchung eines einzigartigen sauren Sees vor, der sich in dem Brunita Tagbau gebildet hat。Der See zeigt typische Charakteristika saurer Bergbauwässer, etwa niedrigen pH (2,2-5,0) 和 hohe Eisengehalte (500-6.400 mg/L gesamt-Fe)。Er hat auch die höchste Sulfatkonzentration, welche jemals in Bergbauseen gefunden wurde (26.000-38.400 mg/L $${\text{SO}}_{ 4}^{ 2- }$$ SO 4 2 - ), sowie Übergangsmetalle wie (bis 2000 mg/L)、Zn (500 mg/L)、Oder Cu (250 mg/L)。Zudem fanden wir abnorm hohe Konzentrationen von salzbildenden Ionen (zum Beispiel 5.500 mg/L Mg, 750-1.300 mg/L Cl, 和 300-630 mg/L Na)。Die resultierende hohe Salinität (58 ‰) am Boden verursacht einen meromiktischen Charakter des Sees trotz seiner geringen relativen Tiefe (9%), mit einem anoxischen, reduzierenden Monimolimnion welches von dem sauerstofführenden Mixolimnion getrennt ist。Im Monimolimnion fanden wir geringere Metallkonzentrationen (zB Cu, Zn, Cd, Cr, Pb, Th)。Wir vermuten, daß diese Metalle durch Interaktion mit biogenem H 2 S abstrahiert werden und danach als Metallsulfide ausfallen。Das Rasterelektronenmikroskop zeigt rundliche Partikel von ZnS nahe von Kokken und stäbchenförmigen Bakterien。Die Analyze der mikrobiellen Gemeinschaft mittels 16S rRNA Gen Amplicon Sequenzierung ergab die Anwesenheit verschiedener Genera sulfatreduzierender Bakterien im Monimolimnion, unter anderen Desulfobacca, Desulfomonile, Desulfurispora , Desulfurispora。Ihre scheinbare Fähigkeit, Sulfat zu reduzieren und potentiell toxische Metalle selektiv auszufällen, und ihre Resistenz gegen die extran geochemischen Bedingungen in dem 请参阅 verleiht diesen Bakterien ein großes Interesse für biotechnologische Anwendungen (ua Bioremediation und Biogewinnung)。Presentamos elprimer estudio de un lago ácido único formado en la mina a cielo abierto Brunita (minas de La Unión, Cartagena, SE España)。Este lago minero presenta características químicas típicas de los AMD, como un pH bajo (pH 2.2–5.0) y un alto contenido de hierro (500–6400 mg/L de Fe total)。También tiene algunas de las concentraciones más altas de sulfato registradas hasta la fecha en lagos minos (26,000–38,400 mg/L $${\text{SO}}_{ 4}^{ 2- }$$ SO 4 2 - ) y metales de transición como Mn (hasta 2000 mg/L), Zn (500 mg/L) o Cu (250 mg/L)。Además, encontramos concentraciones anormalmente altas de iones foradores de sales (por ejemplo, 5500 mg/L de Mg, 750-1300 mg/L de Cl y 300-630 mg/L de Na)。La alta salinidad resultante en el Fondo (58‰) crea un lago meromíctico a pesar de la baja profundidad relativa del lago (9%), con un monimolimnion anóxico reductor aislado del mixolimnion oxigenado。En el monimolimnion, observamos una disminución de las concentraciones de metales (por ejemplo, Cu, Zn, Cd, Cr, Pb, Th)。Suponemos que estos metales se eliminan mediumte la interacción con H 2 S biogénico y la后沉淀物 comosulfos metalálicos。La microscopíaelectricrónica de barrido muestra partículas esféricas submicrométricas de ZnS en estrecha asociación con bacterias de tipo coco y bacilo。El análisis de la composición de la comunidad microbiana a traves de la secuenciación del amplicón del gen 16S rRNA reveló diferentes géneros debacteres reductoras de sulfato en el monimolimnion，包括 Desulfobacca、Desulfomonile、Desulfurispora y Desulfosporosinus。Su aparente capacidad para reducir el sulfato y precipitar selectivamente metales potencialmente tóxicos y su restencia a las condiciones geoquímicas extremas de este lago, hace que estasbacteras sean de gran interés para aplicaciones biotechonolímpla 第一次研究了独特的布伦纳烧烤(La Union mines, Cartagena, SE西班牙)矿矿坑湖。湖水显示出经典的化学矿井水(AMD)特征，例如低pH值(pH 2.2-5.0)和富铁(总铁浓度500- 6400 mg/L)。湖水具有高报告矿坑湖中最高的硫酸盐含量(26000 -38400 mg/L $${\text{SO}}_{ 4}^{ 2 - }$$ SO 4 2 -)和较浅的金属浓度，例如锰(2000 mg/L)、锌(500 mg/L),或铜(250 mg/L)。还发现湖水中含有异常高浓度的盐离子(如镁5,500 mg/L g、氯750-1300 mg/L和钠300-630 mg/L)。尽管矿坑湖相对低低(9%)，湖底高盐度(58‰)特征使之成为可能半还原对流湖，缺氧、性的永滞层与含氧的混成层相对独立。在永滞层中，