【摘要】：酸性礦水污染已經(jīng)成為煤礦礦區(qū)面臨的嚴(yán)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(guān)停廢棄,引發(fā)了酸性礦水的大量形成,對(duì)礦區(qū)周邊區(qū)域的生態(tài)環(huán)境和人群健康形成嚴(yán)重威脅。為探究陽泉礦區(qū)酸性礦水微生物群落組成特點(diǎn)及酸性礦水滲入對(duì)山底河水質(zhì)的影響,本論文以陽泉礦區(qū)及山底河流域?yàn)檠芯康攸c(diǎn),分別于2017-2018年夏、冬、春季在礦區(qū)酸礦水滲出點(diǎn)(AMD1)和露天礦積水點(diǎn)(AMD2)采集水樣,測(cè)量水樣理化因子,并運(yùn)用高通量測(cè)序技術(shù)分析各樣本中微生物群落組成,應(yīng)用群落組成柱形圖及層級(jí)聚類分析研究微生物群落特點(diǎn)及季節(jié)變化,應(yīng)用典范對(duì)應(yīng)分析評(píng)估微生物種群變化與水體理化因子的聯(lián)系。同時(shí),對(duì)2017年夏季酸礦水滲入前后的山底河水采樣,分析其水質(zhì)指標(biāo)、重金屬濃度、水化學(xué)組成和細(xì)菌群落變化,獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)AMD1和AMD2水體細(xì)菌群落在三個(gè)季節(jié)均被檢測(cè)到,而古菌群落只在AMD1夏季及AMD2夏季和春季樣本被檢測(cè)到。化能自養(yǎng)鐵氧化菌是兩個(gè)樣點(diǎn)水體細(xì)菌群落中的優(yōu)勢(shì)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(xì)菌群落的優(yōu)勢(shì)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(jí)聚類分析顯示酸礦水細(xì)菌群落組成隨季節(jié)發(fā)生了顯著的變化,夏季細(xì)菌群落和冬季的細(xì)菌群落組成差異尤為顯著,典范對(duì)應(yīng)分析顯示水溫對(duì)細(xì)菌群落差異分布的影響程度最高。綜合主要優(yōu)勢(shì)菌屬的表型分析,細(xì)菌群落季節(jié)差異可能與水體中細(xì)菌對(duì)溫度的敏感性有關(guān)。(3)酸礦水滲入使山底河水水質(zhì)明顯下降,水體重金屬Fe和Mn含量大幅上升,Fe含量達(dá)到612.6mg/l,Mn達(dá)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(shí)水體原有的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)被破壞,普通土壤細(xì)菌和淡水域浮游細(xì)菌消失,兼性厭氧菌及厭氧菌大量出現(xiàn)。以上結(jié)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(shì)菌屬,在未來酸礦水治理過程中值得重點(diǎn)關(guān)注。酸礦水滲入對(duì)下游河水水質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響,導(dǎo)致水體中SO_4~(2-)和重金屬含量顯著升高,對(duì)山底河流域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(duì)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(xué)依據(jù)。1.4 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線課題的研究?jī)?nèi)容如下：（1）分別于 2017-2018 年夏、冬、春三個(gè)季節(jié)于礦區(qū)兩個(gè)酸礦水污染源小溝酸礦水滲出點(diǎn)（AMD1）和小溝露天礦積水（AMD2）處采集水樣，運(yùn)用高通量測(cè)序技術(shù)分析各樣本中微生物群落（細(xì)菌和古菌群落）的組成，結(jié)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(chǎng)勘查在山底河源頭處、酸礦水滲入前及酸礦水滲入后設(shè)置三個(gè)樣點(diǎn)即 S1、S2 和 S3，于 2017 年 7 月在各樣點(diǎn)采集水樣，全面分析水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)、重金屬濃度、水溶性無機(jī)陰陽離子濃度，結(jié)合水體微生物群落的變化情況對(duì)酸礦水滲入對(duì)山底河水的污染影響作出初步評(píng)價(jià)。

其鐵氧化細(xì)菌的 Fe2+氧化能力是酸性礦山廢水形成的關(guān)鍵影響因素，利用嗜酸微生物對(duì)低品位礦物中金屬的提取技術(shù)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(shù)[41]，因此微生物群落分析對(duì)于認(rèn)識(shí)酸礦水污染過程和機(jī)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(cè)序技術(shù)研究樣點(diǎn)水體中細(xì)菌群落組成及在夏冬春三季的變化規(guī)律，重點(diǎn)關(guān)注細(xì)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(xì)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(xué)依據(jù)。2.2 材料與方法2.2.1 采樣點(diǎn)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(diǎn)即樣點(diǎn) 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(guān)停，目前礦井已廢棄數(shù)十年，礦井內(nèi)蓄滿的酸性礦水流出地
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X752;X172

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本文編號(hào)：2711848