【摘要】：酸性礦水污染已經成為煤礦礦區(qū)面臨的嚴重生態(tài)問題之一。山西省陽泉礦區(qū)由于數(shù)座小型煤礦的關停廢棄,引發(fā)了酸性礦水的大量形成,對礦區(qū)周邊區(qū)域的生態(tài)環(huán)境和人群健康形成嚴重威脅。為探究陽泉礦區(qū)酸性礦水微生物群落組成特點及酸性礦水滲入對山底河水質的影響,本論文以陽泉礦區(qū)及山底河流域為研究地點,分別于2017-2018年夏、冬、春季在礦區(qū)酸礦水滲出點(AMD1)和露天礦積水點(AMD2)采集水樣,測量水樣理化因子,并運用高通量測序技術分析各樣本中微生物群落組成,應用群落組成柱形圖及層級聚類分析研究微生物群落特點及季節(jié)變化,應用典范對應分析評估微生物種群變化與水體理化因子的聯(lián)系。同時,對2017年夏季酸礦水滲入前后的山底河水采樣,分析其水質指標、重金屬濃度、水化學組成和細菌群落變化,獲得的實驗結果如下:(1)AMD1和AMD2水體細菌群落在三個季節(jié)均被檢測到,而古菌群落只在AMD1夏季及AMD2夏季和春季樣本被檢測到�；茏责B(yǎng)鐵氧化菌是兩個樣點水體細菌群落中的優(yōu)勢類群,其中Acidithiobacillus和Gillionella是AMD1中夏季和春季的主要菌屬,Ferrovum是AMD2中的冬季和春季主要菌屬。鐵還原菌僅是夏季細菌群落的優(yōu)勢成員,該類群中Acidiphilium為主要菌屬。硫氧化菌、異養(yǎng)鐵氧化/還原菌及普通異養(yǎng)菌為群落中的低豐度類群。古菌群落中除AMD1中發(fā)現(xiàn)的Thermoplasma為硫還原古菌外,其余均為異養(yǎng)古菌,鐵氧化和硫氧化古菌未出現(xiàn)。(2)層級聚類分析顯示酸礦水細菌群落組成隨季節(jié)發(fā)生了顯著的變化,夏季細菌群落和冬季的細菌群落組成差異尤為顯著,典范對應分析顯示水溫對細菌群落差異分布的影響程度最高。綜合主要優(yōu)勢菌屬的表型分析,細菌群落季節(jié)差異可能與水體中細菌對溫度的敏感性有關。(3)酸礦水滲入使山底河水水質明顯下降,水體重金屬Fe和Mn含量大幅上升,Fe含量達到612.6mg/l,Mn達37.4mg/l,水體總離子濃度上升約3.6倍,離子組成劇烈變化,主要離子成為了Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、Fe~(2+)和SO_4~(2-),同時水體原有的細菌群落結構被破壞,普通土壤細菌和淡水域浮游細菌消失,兼性厭氧菌及厭氧菌大量出現(xiàn)。以上結果表明陽泉礦區(qū)酸性礦水中鐵氧化菌Acidithiobacillus、Gillionella和Ferrovum及鐵還原菌Acidiphilium是微生物群落的主要優(yōu)勢菌屬,在未來酸礦水治理過程中值得重點關注。酸礦水滲入對下游河水水質產生嚴重影響,導致水體中SO_4~(2-)和重金屬含量顯著升高,對山底河流域的農業(yè)生產和用水安全造成潛在威脅,需引起重視。
【圖文】：

初步分析酸礦水滲入對山底河水的污染程度和污染因子，為將來酸礦水源頭及山底河污染河段的治理提供方向和科學依據。1.4 研究內容與技術路線課題的研究內容如下：（1）分別于 2017-2018 年夏、冬、春三個季節(jié)于礦區(qū)兩個酸礦水污染源小溝酸礦水滲出點（AMD1）和小溝露天礦積水（AMD2）處采集水樣，運用高通量測序技術分析各樣本中微生物群落（細菌和古菌群落）的組成，結合水體理化因子分析微生物群落組成差異的成因。（2）通過現(xiàn)場勘查在山底河源頭處、酸礦水滲入前及酸礦水滲入后設置三個樣點即 S1、S2 和 S3，于 2017 年 7 月在各樣點采集水樣，全面分析水質常規(guī)指標、重金屬濃度、水溶性無機陰陽離子濃度，結合水體微生物群落的變化情況對酸礦水滲入對山底河水的污染影響作出初步評價。

其鐵氧化細菌的 Fe2+氧化能力是酸性礦山廢水形成的關鍵影響因素，利用嗜酸微生物對低品位礦物中金屬的提取技術即生物淋濾就是利用嗜酸微生物與礦物的作用而發(fā)展的生物技術[41]，因此微生物群落分析對于認識酸礦水污染過程和機理具有非常重要的意義[1, 14]。本章于陽泉礦區(qū)兩處主要的酸礦水源頭處采集水樣，，通過高通量測序技術研究樣點水體中細菌群落組成及在夏冬春三季的變化規(guī)律，重點關注細菌群落中的鐵氧化菌種和硫氧化菌種，旨在掌握酸性礦水細菌群落的組成特征，為采取適宜的水污染防治措施提供科學依據。2.2 材料與方法2.2.1 采樣點情況采樣區(qū)域位于山西省陽泉市礦區(qū)小溝村附近（圖 2.1），小溝酸礦水滲出點即樣點 AMD1 位于小溝村紅土巖煤礦酸礦水流出地表后的聚水池，紅土巖煤礦于 196年左右開采，2000 年關停，目前礦井已廢棄數(shù)十年，礦井內蓄滿的酸性礦水流出地
【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X752;X172

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本文編號：2711848