人工回灌過程中地下水微生物群落變化

蘇小四,孟祥菲,張文靜,石旭飛,何海洋

1.吉林大學環(huán)境與資源學院，長春 130021 2.吉林大學水資源與環(huán)境研究所，長春 130021 3.沈陽地質礦產研究所/中國地質調查局沈陽地質調查中心，沈陽 110034

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人工回灌過程中地下水微生物群落變化

蘇小四1,2,孟祥菲1,2,張文靜1,2,石旭飛3,何海洋3

1.吉林大學環(huán)境與資源學院，長春 130021 2.吉林大學水資源與環(huán)境研究所，長春 130021 3.沈陽地質礦產研究所/中國地質調查局沈陽地質調查中心，沈陽 110034

人工回灌過程中，回灌水的注入使目的含水層地下水環(huán)境發(fā)生變化，微生物條件也會隨之改變，從而影響地下水環(huán)境質量及水文地球化學作用。以上海市某人工回灌試驗場為例，在分析人工回灌過程中水化學演化特點的基礎上，應用DGGE技術對場地回灌過程中地下水中的微生物群落結構變化進行研究，為評價人工回灌對地下水水質安全的影響提供科學的理論依據。結果表明：人工回灌作用使目的含水層地下水中的Eh值及DO質量濃度升高，分別由64.0 mV、1.12 mg/L升至534.4 mV、1.44 mg/L；同一位置處微生物群落結構與原始地下水狀態(tài)的相似性隨時間降低；同一時刻距離回灌井越遠的監(jiān)測井的微生物群落結構越接近于原始地下水狀態(tài)。隨著回灌的進行，目的含水層地下水中優(yōu)勢菌屬(種)共有7種，其中Rubrivivaxgelatinosus和CandidatusAccumulibacterphosphatiscladeIIAstr.的反硝化能力以及Rhodoferaxferrireducens對Fe3+的還原能力，對地下水水化學組分產生影響。

DGGE；人工回灌；地下水；微生物群落

0 引言

地面沉降在世界各地非常普遍，在城市尤為顯著[1]。上海是我國發(fā)生地面沉降最早、影響最大的城市[2]，地面沉降已使上海區(qū)域地貌形態(tài)發(fā)生顯著變化，威脅著上海城市安全,并制約著上海經濟社會的可持續(xù)發(fā)展[3]。人工回灌是防止和控制地面沉降的重要手段，同時在增加地下水資源量、防止海水入侵及儲能等方面得到廣泛的應用[4-7]。然而，由于采用的回灌水源與地下水之間存在明顯的環(huán)境系統(tǒng)條件和水質差異[4]，回灌水的注入會使原有含水層地下水環(huán)境發(fā)生改變，而含水層中原有微生物群落結構會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生改變，進而導致微生物作用下的地下水水化學組分可能會發(fā)生不同程度的變化。人工回灌后地下水中微生物群落結構變化對地下水的水質安全存在著潛在的重要影響。

路瑩等[8]對地下水人工回灌過程中微生物堵塞的預測中提到，回灌水源中有機碳、氮、磷等營養(yǎng)物質濃度是形成微生物堵塞的關鍵因素，同時地下環(huán)境的溫度、pH及氧化還原條件也是影響微生物活動的因素。姜桂華等[9]研究表明，天然狀態(tài)下微生物活動相對穩(wěn)定，當回灌水注入后，入滲介質中的微生物可能在回灌水刺激下迅速繁殖，其生物體或代謝產物會導致微生物堵塞，造成滲透介質導水能力降低。然而，目前針對人工回灌過程中地下水中微生物群落變化的具體情況的研究相對較少。

變性梯度凝膠電泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)法是Muyzer等[10-11]于1993年首次應用于微生物生態(tài)學研究領域的，這一方法克服了傳統(tǒng)微生物的分離、培養(yǎng)和鑒定等工作無法客觀反映環(huán)境微生物實際情況的局限性。目前，DGGE技術已廣泛應用于地表水、地下水以及土壤介質中微生物群落多樣性和種群差異性等方面的分析。DGGE技術能夠提供群落中優(yōu)勢種類信息和同時分析多個樣品，具有操作方便快捷、結果可靠性高、重復性好等特點，適合于調查種群的時空變化[12-17]。

筆者以上海市某人工回灌試驗場為研究場地，結合場地地質、水文地質條件，采用DGGE技術，考察人工回灌前后場地地下水中的微生物群落結構特征，同時鑒定人工回灌前后地下水中優(yōu)勢菌屬(種)，分析微生物群落結構變化對地下水水文地球化學作用的潛在影響，以期為評價人工回灌對地下水水質安全的影響提供科學的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 回灌場地概況

研究區(qū)位于上海市某人工回灌試驗場地，場地面積約75 000 m2，采用定流量連續(xù)回灌，回灌目的層位為第IV承壓含水層。該含水層在試驗場區(qū)發(fā)育較厚(約為46 m)，產狀近水平，巖性為含礫中粗砂夾細砂，含水層富水性較好，與上覆第III承壓含水層和下伏的第V承壓含水層間分布有較為穩(wěn)定的黏性土隔水層，水力聯(lián)系較弱[18-20]。回灌場地共布設有1口回灌井、10口監(jiān)測井(J1--J10)，平面上各監(jiān)測井均以回灌井為中心，沿近南北和近東西2個方向排列，并且回灌井與監(jiān)測井間距離按自然對數等間距原則布置。本次微生物試驗取樣點主要集中在近南北方向的7口監(jiān)測井(J4--J10)，其距離回灌井最遠為475 m，距西側中心河為10～15 m，監(jiān)測井布置近似垂直于第Ⅳ承壓含水層地下水等水位線(圖1)。監(jiān)測井與回灌井成井位置保持一致，即監(jiān)測井的濾水管埋設位置與回灌井一致。

圖1 回灌場地概況圖[18]Fig. 1 Sketch map of artificial recharge field[18]

1.1.2 樣品的采集與制備

采集回灌前和回灌過程中不同時間的地下水以及回灌水源進行分析，共采集樣品16件。其中包括回灌過程中的地下水樣品14件、回灌前地下水樣品1件以及回灌水源樣品1件(各樣品采集井位及回灌時間如表1所示)。

表1 各微生物樣品采集井位和回灌時間

采集水樣時，首先利用清潔無菌塑料桶采集地下水2.5 L；然后用無菌金屬鑷子將混合纖維素膜(0.22 μm孔徑)夾至抽濾瓶口處，并將平底漏斗安裝好；再將塑料桶中的地下水倒入平底漏斗后開始抽濾，使水樣中的微生物截留在混合纖維素膜上；抽濾結束后將平底漏斗拆下，戴上無菌手套取下混合纖維素膜，將混合纖維素膜兩次對折后裝入經過滅菌的離心管中，貼上標簽放入冰箱中冷藏保存待測。

1.1.3 試劑與儀器

1)藥品試劑

試劑盒：土壤總DNA提取試劑盒(power soil DNA isolation kit，MoBio)、UNIQ-10柱式PAGE膠DNA回收試劑盒(生工生物工程，上海)。

主要生化試劑： DNA引物(GC-338F和518R)、核苷酸溶液(dNTP mixture)、高溫聚合酶(Taq DNA polymerase)、標準分子量馬克(DNA marker)、無水乙醇、MgCl2、超純水、瓊脂糖H(Agarose H)、6×Loading Buffer、10×PCR Buffer、1×TAE Buffer、溴化乙錠(EB)、碳酰胺、去離子甲酰胺、三羥甲基氨基甲烷(Tris)、乙二胺四乙酸(EDTA)、丙烯酰胺、亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺(TEMED)、乙酸、異丙醇等。以上藥品試劑均購于生工生物工程(上海)股份有限公司。

2)儀器設備

主要實驗儀器：HI98130型便攜式測試筆(意大利 哈納)、HITACHI Z-2000原子吸收光譜儀(日本 日立)、DIONEX ICS-90離子色譜儀(美國 戴安)、SW-CJ-1D 超凈工作臺(中國 蘇州凈化)、VDRTEX-5 渦旋儀(中國 海門)、SIGMA3-18K 臺式高速離心機(德國 SIGMA)、Mx3000P Stratagene實時熒光定量 PCR 儀(美國 安捷倫 Stratagene 公司)、DYY-8C電泳儀(中國 北京市六一儀器廠)、MiniBIS 凝膠成像系統(tǒng)(以色列 DNR 成像系統(tǒng)有限公司)、Dcode System 變性梯度凝膠電泳系統(tǒng)(美國 Bio-Rad 公司)等。

1.2 方法

1.2.1 水質分析方法

1.2.2 基因組DNA的提取

使用DNA提取試劑盒進行基因組DNA的提取。分別將待測的混合纖維素膜取出，剪碎置于PowerBead Tube中，按試劑盒中提供的操作步驟提取樣品中的DNA，記錄并于-20 ℃保存。

將提取后的DNA用1%瓊脂糖膠電泳檢查，其具體方法如下：0.5 g瓊脂糖與50 mL 1×TAE Buffer混合加熱至瓊脂糖完全熔化，待混合液冷卻至50 ℃左右時加入5 μL EB搖勻，倒入插梳子的凝膠板中；瓊脂糖完全凝固(約30 min)后，將10 μL 提取的DNA產物及2 μL 6×Loading Buffer混勻后注入加樣孔，在109 V、92 mA條件下電泳50 min；電泳結束后，在凝膠成像系統(tǒng)中觀察結果。

1.2.3 基因組DNA的PCR擴增

將提取得到的DNA作為聚合酶反應(PCR)的模板，使用實時熒光定量PCR儀，采用16S rDNA V3區(qū)通用引物，上游引物GC-338F(5’-CGC CCG CCG CGC GCG GCG GGC GGG GCG GGG GCA CGG GGG GCC TAC GGG AGG CAG CAG-3’)，下游引物518R(5’-ATT ACC GCG GCT GCT GG-3’)。

采用50.0 μL的PCR體系，其組成為： 模板DNA1.0 μL、10×PCR Buffer 5.0 μL、MgCl24.0 μL、dNTPs 2.0 μL、上下游兩種引物各1 .0 μL、Taq DNA聚合酶0.2 μL，再加適量的超純水補足50.0 μL。設定PCR的一個循環(huán)為95 ℃預變性4 min、94 ℃變性1 min、55 ℃退火1 min、72 ℃延伸1.5 min，共進行35個循環(huán)，之后于72 ℃延伸10 min。將得到的PCR的產物按1.2.1中的方法進行電泳檢查，并在凝膠成像系統(tǒng)中觀察PCR擴增結果[21-22]。

1.2.4 PCR產物的變性梯度凝膠電泳

采用Bio-Rad公司的變性梯度凝膠電泳系統(tǒng)(dcode system)對PCR產物進行電泳分離。凝膠為8%的聚丙烯酰胺，變性劑質量分數為30%～60%(其中100%的變性劑為7 mol/L的碳酰胺和40%的去離子甲酰胺的混合物)，其中變性劑質量分數從凝膠的上方到下方依次遞增[23-24]。待凝膠完全凝固后，放入裝有電泳緩沖液(1×TAE)的電泳槽中，取30 μL PCR產物及10 μL 6×Loading Buffer混合后，用注射器取30 μL混合液至每個加樣孔中。整個電泳系統(tǒng)于120 V電壓和60 ℃恒溫狀態(tài)下運行400 min。電泳結束后，將凝膠在含有EB的TAE緩沖液中染色60 min，并在凝膠成像系統(tǒng)中獲取其指紋圖譜。

1.2.5 切膠回收及測序

用超純水對凝膠進行漂洗，在紫外光照射下，選擇凝膠上10條比較亮的條帶進行切割。將含目的DNA片段的凝膠切下，放入1.5 mL離心管中，稱質量。采用UNIQ-10柱式PAGE膠DNA回收試劑盒(生工生物工程，上海)進行回收，所得到的DNA溶液置于-20 °C保存。按照1.2.2中的方法對回收的溶液進行基因組DNA的PCR擴增，將10個條帶最終的PCR產物送至專業(yè)測序公司(生工生物工程，上海)進行測序，返回得到了其中8個條帶的16S rDNA的V3區(qū)序列。

2 結果與討論

2.1 人工回灌過程中地下水環(huán)境變化分析

S1--S16樣品的測試結果如表2所示，隨著人工回灌的進行，地下水中TDS質量濃度(ρ(TDS))降低，水化學類型由Cl·HCO3-Na型向HCO3-Ca·Mg和HCO3-Ca·Na型轉變。由此可見，人工回灌作用會對目的含水層的地下水水質產生影響。由于本次研究的人工回灌目的含水層為埋深約164 m的承壓含水層，屬于還原環(huán)境，Eh值和ρ(DO)均較低(分別為64.0 mV和1.12 mg/L)，而回灌水的Eh值和ρ(DO)較高(分別為562.0 mV和8.01 mg/L)，隨著回灌的進行，目的含水層地下水的Eh值和ρ(DO)呈現緩慢的上升趨勢。以J4井為例(圖2)，Eh、ρ(DO)隨回灌時間波動上升，至回灌360 h時分別達到534.4 mV和1.44 mg/L?；毓嗨淖⑷肫茐牧说叵滤嫉倪€原條件，并會促進目的含水層地下水中好氧微生物的生長與繁殖，對厭氧微生物的生長產生一定的抑制作用，從而使地下水中微生物群落結構產生變化。

圖2 J4井ρ(DO)、Eh隨回灌時間變化曲線Fig.2 ρ(DO) and Eh value of J4 changed over time

取樣井位樣品編號溫度/℃pH電導率/(μS/cm)Eh/mVρ(DO)/(mg/L)ρ(TDS)/(mg/L)水化學類型J4S123.07.441590526.40.87936.22Cl·HCO3-NaS224.17.58987525.11.08488.33HCO3·Cl-NaS323.17.80868542.11.40495.26HCO3·Cl-NaS424.17.81357534.41.44222.72HCO3-Ca·MgJ5S523.87.59869525.10.87793.10Cl·HCO3-NaS623.17.65868542.11.43532.83HCO3·Cl-NaS722.47.52663520.41.43400.65HCO3·Cl-Na·CaS822.17.73384574.51.18227.41HCO3-Ca·NaJ6S921.77.481497501.21.75865.22Cl·HCO3-NaS1022.17.41975551.81.20530.70HCO3·Cl-NaS1122.37.53778508.31.40441.46HCO3·Cl-Na·CaS1222.17.60741582.32.91396.01HCO3·Cl-Na·CaJ7S1328.07.55320564.73.17644.84HCO3·Cl-Na回灌井S1428.17.69311520.43.84186.05HCO3-Ca回灌水源S1510.27.44473562.08.01356.00HCO3·Cl-Ca·Na回灌前地下水S1623.47.51169164.01.12840.00Cl·HCO3-Na

2.2 總DNA提取和PCR擴增結果分析

通過樣品微生物提取的總DNA在凝膠成像系統(tǒng)下拍照結果可知，各樣品均得到一條較為清晰的電泳條帶，說明其基因組DNA提取較為有效。但是研究發(fā)現各樣品中的條帶亮度不盡相同，說明各樣品基因組DNA的提取量有所不同。在相同實驗條件和提取產率下，不同的基因組DNA提取量表明各樣品中的微生物總量不同，說明人工回灌使目的含水層地下水中的微生物總量發(fā)生了變化。

對以上DNA進行PCR擴增，結果如圖3所示。由圖3可以看出，除了空白樣外，其余各樣品均擴增出一條鮮明的DNA條帶，且條帶較亮。與Marker比較可知，擴增后各樣品微生物的基因片段大小約為250 bp，是16S rDNA V3區(qū)特異性片段，擴增產物可作為DGGE樣品進行下一步實驗。

圖3 各樣品16S rDNA PCR擴增產物瓊脂糖膠電泳Fig.3 Agarose gel electrophoresis of PCR amplified 16S rDNA of different samples

2.3 DGGE圖譜的建立及聚類分析

利用Quantity one圖譜分析軟件對DGGE圖譜(圖4)進行分析，得到各條帶分布及強度的示意圖如圖5所示。從圖5中可以看出：大多數地下水樣品所對應泳道中的條帶數目較多，表明回灌目的含水層地下水中微生物種群豐富；不同泳道間的條帶存在著一定的差異，體現在條帶數量、條帶位置和條帶亮度等方面，表明人工回灌過程使目的含水層地下水中的微生物的數量以及群落多樣性發(fā)生了變化[25]。

圖4 各樣品中微生物的DGGE圖譜Fig.4 DGGE profile of different microorganism samples

圖5 各樣品中微生物DGGE圖譜的條帶示意圖Fig.5 DGGE sketch map of different microorganism samples samples

根據Quantity one生成的相似矩陣(表3)，采用UPGMA法對DGGE實驗結果進行聚類分析，建立場地微生物群落的系統(tǒng)樹(圖6)。

圖6 各樣品微生物種群相似性的UPGMA聚類分析Fig.6 Cluster analysis (UPGMA) of the similarity of different

由聚類分析可知，16個樣品共分為兩大族群，族群間相似性為23%。其中：S15與S14族群內相似性為45%，二者分別為回灌水和回灌井樣品；其余為原始地下水和各監(jiān)測井地下水樣品，在相似性39%以上的水平上相似。后者中的S1與S16的相似性最高，為67%，其中S16表征回灌目的含水層地下水的原始狀態(tài)，S1則是J4在回灌10 h后所取的地下水樣品，即距回灌井最近且回灌時間最短的樣品。這二者的相似度高說明，回灌初始目的含水層地下水中的微生物群落結構雖然已發(fā)生變化，但是由于回灌時間較短，J4位置的微生物群落結構仍與原始地下水的具有較高的相似性。

圖7 J4井相似系數隨回灌時間變化曲線Fig.7 Similarity coefficient of J4 changed over time

以J4為例，研究每口井在不同回灌時間相對S16的相似系數的變化趨勢，結果如圖7所示。由圖7可知，隨著人工回灌的進行，J4目的含水層地下水中微生物相對S16的相似系數呈現下降的趨勢，即同一位置處地下水中微生物群落結構隨回灌時間的延長與原始地下水狀態(tài)的相似性降低。由此說明，人工回灌作用使目的含水層地下水中微生物生存環(huán)境發(fā)生了改變，原始狀態(tài)下的一些微生物無法適應新的環(huán)境而逐漸被抑制、淘汰，同時可能會產生某些新的微生物，故其與原始地下水中微生物群落結構的相似性降低。同時由圖7可知，J4井各時間點的相似系數在前48 h內減小速率快，隨后減緩。分析其原因則是隨著人工回灌時間的延長，地下水中回灌水的比例逐漸增高，待一定時間后地下水幾乎全部被回灌水所代替，微生物生存環(huán)境變化的程度及速率均減小，因此J4地下水中微生物群落結構相對原始地下水的相似性變化減緩。

不同監(jiān)測井在同一回灌時刻(以360 h為例)相對S16的相似系數空間變化規(guī)律如圖8所示。由圖8可以看出，在人工回灌進行了一定時間后，隨著與回灌井距離的增加，其相似系數也呈上升的趨勢，即同一時刻，距離回灌井越遠的井目的含水層地下水中微生物群落結構越接近于原始地下水狀態(tài)。這是因為在相同的回灌時刻，距離回灌井越遠的井，其目的含水層地下水接受回灌水混合作用的時間相對越短，微生物生存環(huán)境變化越微弱，微生物群落結構多樣性改變越小，所以會顯示出比距離較近的監(jiān)測井更為接近原始地下水的的微生物群落結構特征。

2.4 優(yōu)勢菌屬(種)的鑒定及作用分析

利用GenBank數據庫的BLAST 進行序列同源性比對，結果如表4所示。

表3 各樣品微生物種群相似系數

表4 DGGE切膠回收基因片段序列的比對結果

圖8 360 h時各井相似系數隨距離變化曲線Fig.8 Similarity coefficient of 360 h changed with distance

一般微生物16S rDNA序列同源性小于95%，可認為屬于不同屬；同源性小于98%，可認為屬于不同種[26]。本次人工回灌過程中，目標含水層地下水中優(yōu)勢菌屬(種)共有7種，包括Acinetobactersp.，Rhodoferaxferrireducens，CandidatusAccumulibacterphosphatiscladeIIAstr.，Rubrivivaxgelatinosus，Riemerellaanatipestifer，Sphingobiumsp.和CandidatusSaccharimonasaalborgensis。

由表4可知，f和h條帶與GenBank中已有菌種同源性為98%，三者屬同一種，即Sphingobiumsp.，它對芳香族化合物能起到有效的降解作用[27]，在場地地下水樣品中分布廣泛。Acinetobactersp.在各地下水樣品中幾乎均有分布，在回灌水樣品中也有清晰的條帶，說明該菌屬在場地的地下水系統(tǒng)和研究區(qū)的自來水中占有一定優(yōu)勢[28]。Riemerellaanatipestifer在S6和S8樣品中有清晰的條帶，CandidatusSaccharimonasaalborgensis在S10、S11和S12樣品中有清晰的條帶，說明二者分別集中分布于J5、J6監(jiān)測井位置處的地下水中。

Rhodoferaxferrireducens是一種兼性厭氧菌，它在土壤和沉積物的碳以及金屬循環(huán)中起著重要的作用。它可在地下低溫環(huán)境中生存，并利用Fe3+作為電子受體對有機物進行氧化，實現土壤及沉積物中Fe3+的還原[30]。該菌屬在回灌水樣品中條帶清晰度較差，在地下水樣品中分布較廣，尤其在S1和S5中較為清晰，說明J4和J5監(jiān)測井回灌最初該菌屬較為富集，隨后其光密度強度減弱。林學鈺等[18]在人工回灌對地下水水質影響的室內模擬實驗研究中發(fā)現，回灌后Fe質量濃度明顯升高并超過回灌水中的質量濃度值，說明地下水中的Fe質量濃度受到了回灌過程中混合作用和含水層礦物組分溶出的影響。石旭飛[31]在不同微生物條件下的人工回灌室內模擬試驗中發(fā)現，模擬地下水溶液中，未滅菌溶液總Fe和Fe2+達到平衡時的質量濃度高于滅菌后的質量濃度，即微生物的存在有助于介質中含Fe礦物的溶出。通過筆者對微生物菌屬(種)的鑒定及分析研究也可驗證，目的含水層地下水中微生物的存在會對水中Fe的質量濃度變化產生影響。

3 結論

1)人工回灌過程中，目的含水層地下水中微生物群落結構變化研究和微生物種類的分布及作用研究，可通過PCR-DGGE及相應技術實現。

2)隨著人工回灌的進行，地下水中TDS質量濃度降低，水化學類型由Cl·HCO3-Na型向HCO3-Ca·Mg和HCO3-Ca·Na型轉變，人工回灌對目的含水層的地下水水質產生影響。同時，地下水的Eh值和DO質量濃度隨著回灌的進行而逐漸增加，地下水環(huán)境發(fā)生改變，從而使地下水中微生物群落結構產生變化。

3)隨著人工回灌的進行，同一監(jiān)測井處目的含水層地下水中微生物群落結構與原始地下水狀態(tài)的相似性降低；同一時刻，距離回灌井越遠的監(jiān)測井目的含水層地下水中微生物群落結構越接近于原始地下水狀態(tài)。人工回灌作用使目的含水層地下水中微生物生存環(huán)境發(fā)生了改變，回灌時間越長改變越大；距離回灌井越遠，受回灌水混合作用的時間相對越短，微生物生存環(huán)境變化越微弱。

4)人工回灌過程中，目的含水層地下水中微生物種類較多，優(yōu)勢菌屬(種)包括Acinetobactersp，Rhodoferaxferrireducens，CandidatusAccumulibacterphosphatiscladeIIAstr. ，Rubrivivaxgelatinosus，Riemerellaanatipestifer，Sphingobiumsp和CandidatusSaccharimonasaalborgensis。其中：CandidatusAccumulibacterphosphatiscladeIIAstr. 和Rubrivivaxgelatinosus的反硝化能力會對回灌目的含水層地下水中三氮的轉化產生影響；Rhodoferaxferrireducens還原地下水中的Fe3+，結合回灌過程中混合作用和含水層礦物組分溶出作用，使地下水中Fe的質量濃度發(fā)生變化。

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Change of the Groundwater Microbial Community During Artificial Recharge Process

Su Xiaosi1,2, Meng Xiangfei1,2, Zhang Wenjing1,2, Shi Xufei3, He Haiyang3

1.CollegeofEnvironmentandResources,JilinUniversity,Changchun130021，China2.InstituteofWaterResourcesandEnvironment,JilinUniversity,Changchun130021，China3.ShenyangInstituteofGeologyandMineralResources/ShenyangCenterofGeologicalSurvey,ChinaGeologicalSurvey,Shenyang110034,China

The injection of the recharge water changes the groundwater environment and the microenvironment of the objective aquifer, and influences the groundwater environment quality and the hydrogeochemical process during the artificial recharging process. We used the denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) technology to study the change of the groundwater microbial community based on the analysis of the hydrochemistry characteristic and provideda scientific basis for evaluating the effect of groundwater quality by the artificial recharge. The results show that the artificial recharge makes theEhand DO value of the objective aquifer groundwater increase from 64.0 mV and 1.12 mg/L to 534.4 mV and 1.44 mg/L, the microbial community similarity between the groundwater of the monitoring well and the original groundwater decreases over time but increases with distance. Seven types of microorganisms are identified in the groundwater samples of the objective aquifer, the denitrification ofRubrivivaxgelatinosusandCandidatusAccumulibacterphosphatiscladeIIAstr.and the Fe (III) reduction ofRhodoferaxferrireducensinfluence the chemical composition of the groundwater.

DGGE; artificial recharge; groundwater; microbial community

10.13278/j.cnki.jjuese.201502206.

2014-04-22

國家自然科學基金項目(41103045)

蘇小四(1971--)，男，教授，博士，主要從事同位素水文地球化學和水資源評價研究，E-mail:suxiaosi@126.com

張文靜(1980--)，女，副教授，博士，主要從事地下水污染模擬與防治研究，E-mail:zhangwenjing80@126.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201502206

P641.8

A

蘇小四,孟祥菲,張文靜,等.人工回灌過程中地下水微生物群落變化.吉林大學學報:地球科學版,2015,45(2):573-583.

Su Xiaosi, Meng Xiangfei, Zhang Wenjing，et al.Change of the Groundwater Microbial Community During Artificial Recharge Process.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(2):573-583.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201502206.