工業(yè)園區(qū)地下水細菌群落結構及影響因素

許 霞,劉 菲,薛銀剛,①,屠博文,周璐璐,江曉棟,施昕瀾,薛 柯

(1.常州大學環(huán)境與安全工程學院,江蘇 常州 213164;2.江蘇省環(huán)境保護水環(huán)境生物監(jiān)測重點實驗室/ 常州市環(huán)境監(jiān)測中心,江蘇 常州 213001;3.常州市疾病預防控制中心,江蘇 常州 213022)

地下水是水資源的主要組成部分之一,占全球灌溉水量的40%[1]。近年來,隨著人口的不斷增加和社會經濟的快速發(fā)展,人類活動對環(huán)境造成的污染不斷加重,地下水環(huán)境面臨不同程度的破壞[2]。目前關于地下水的研究集中于水污染修復、水污染物鑒定以及地表水和地下水的相互作用等方面[3-6],而我國關于地下水細菌群落的研究還較少。細菌群落特性與水生生態(tài)環(huán)境具有高度相關性,群落變化比水文地球化學指標的變化更為敏感,其結構特征和功能狀態(tài)可以反映水體生態(tài)系統(tǒng)對污染輸入脅迫的恢復力[7],群落多樣性被認為是反應環(huán)境敏感性的生物指標之一[8],直接參與碳、氮、硫、磷和一些重金屬的生物地球化學循環(huán)[9]。

近年來,分子生物學技術得到快速發(fā)展,研究細菌群落多樣性的方法逐步更新,16S rDNA克隆文庫[10]、PCR-DGGE[11]和宏基因組學[12]等技術被用于研究地下水細菌群落特征。工業(yè)產業(yè)向園區(qū)集中已經成為我國工業(yè)企業(yè)發(fā)展的一個趨勢,工業(yè)園區(qū)地下水污染日趨嚴重,對區(qū)域生態(tài)和人居環(huán)境健康構成不利影響[13],而目前關于利用分子生物學技術對工業(yè)園區(qū)細菌群落結構和多樣性研究還鮮見報道。高通量測序技術是識別細菌群落整體概況的高效工具,已被廣泛應用于多種復雜環(huán)境細菌群落結構的研究,成為分析群落多樣性的一種有效手段[14-16]。該研究基于Illumina HiSeq測序平臺,以工業(yè)園區(qū)地下水為研究對象,采用高通量測序方法,研究其細菌群落結構和多樣性,以期為地下水細菌群落研究提供基礎數據,為工業(yè)園區(qū)地下水生態(tài)環(huán)境評價提供方法支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況和樣品采集

采樣區(qū)位于常州市某工業(yè)園區(qū),園區(qū)內污染源主要集中在北部的鹽化工區(qū),周邊建有化工、化肥和制藥等環(huán)境敏感源。園區(qū)內有保存完好的地下水監(jiān)測井,減少了鉆探工作量。與該研究有關的含水層主要為松散巖類孔隙微承壓水層,含水層巖性為粉土、粉砂和粉質黏土。采樣時間為2016年12月,共選取5口淺層地下水監(jiān)測井(G1～G5),監(jiān)測井水深為9.94～11.99 m,水位為1.56～3.20 m。工業(yè)園區(qū)主要地下水污染源、鹽化工區(qū)、企業(yè)用地和5口地下水監(jiān)測井的相對位置見圖1。

地下水采樣前需進行洗井工作,待抽出井管中的滯水后,讓含水層中的新鮮水充入井管,具體的抽水時間根據每口井的水深度和地下水的回水速度而定。完成洗井后,待地下水水位達到平衡,使用貝勒管(Safelab-123,北京賽福萊博科技有限公司)采集地面下2～4 m處的水樣。樣品采集后,置于聚乙烯瓶中冷藏保存并運回實驗室。用于水體理化指標測定的水樣使用0.45 μm孔徑的混合纖維素濾膜過濾;用于高通量測序的水樣先經5 μm孔徑濾膜過濾除去顆粒雜質,再通過0.22 μm孔徑濾膜過濾,將其保存于-20 ℃條件下,用于后續(xù)DNA提取。

圖1 工業(yè)園區(qū)采樣點位置示意

1.2 理化指標測定

理化指標的選取和分類參照GB/T 14848—2017《地下水質量標準》[17],檢測方法參照GB 5750—85《生活飲用水衛(wèi)生標準》[18]。所測定指標包括14項一般化學指標(pH值、總硬度、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、銅、鋅、揮發(fā)酚、陰離子表面活性劑、高錳酸鹽指數、氨氮、電導率和溶解氧),5項天然背景離子(鈉、鈣、鎂、鉀和碳酸氫根),14項毒理學指標(亞硝酸鹽、硝酸鹽、氰化物、氟化物、汞、砷、硒、鎘、六價鉻、鉛、三氯甲烷、四氯化碳、苯和甲苯),37項非常規(guī)毒理學指標〔二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、1,2-二氯丙烷、三溴甲烷、氯乙烯、1,1-二氯乙烯、1,2-二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯、鄰二氯苯、對二氯苯、三氯苯(總量)、乙苯、二甲苯(總量)、苯乙烯、2,4-二硝基甲苯、2,6-二硝基甲苯、萘、蒽、熒蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、2,4,6-三氯酚、五氯酚、六六六、2,4′-滴滴涕、六氯苯、七氯、敵敵畏、甲基對硫磷、馬拉硫磷、樂果和毒死蜱〕。

1.3 DNA提取

按照試劑盒說明書步驟,使用Omega Water DNA Kit(Omega,USA)提取地下水樣品DNA。為減少實驗誤差,做3次平行,完成DNA提取后用NanoDrop 2000超微量蛋白質核酸分析儀(Thermo Fisher,USA)測定提取出的DNA濃度和純度后,混勻為1個樣品并置于-20 ℃條件下保存,用于后續(xù)的PCR擴增。

1.4 PCR擴增

將提取好的DNA產物使用16S rDNA V3～V4區(qū)引物(338F/806R)進行PCR擴增。PCR擴增體系總計20 μL,含4 μL的5X FastPfu緩沖液,2 μL的dNTPs(2.5 mmol·L-1),0.8 μL的正向引物(5 μmol·L-1),0.8 μL的反向引物(5 μmol·L-1),0.4 μL的FastPfu聚合酶,10 ng的DNA模板,補超純水至20 μL。PCR擴增過程:95 ℃預變性2 min,95 ℃變性30 s,55 ℃退火溫度下反應30 s,72 ℃延伸90 s,共25個循環(huán),最后72 ℃下延伸10 min。PCR產物使用w=2%的瓊脂糖凝膠進行電泳檢測;根據PCR產物濃度進行等量混樣,充分混勻后使用φ=2%的瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR產物,對目的條帶使用Qiagen Gel Extraction Kit(Qiagen,Germany)回收試劑盒回收產物。

1.5 高通量測序

純化后的產物經Hiseq PE250平臺(Illumina,USA)進行高通量測序和分析。使用TruSeq?DNA PCR-Free樣品制備試劑盒(Illumina,USA)建庫試劑盒進行文庫構建,構建好的文庫使用Qubit @ 2.0熒光計(Thermo Scientific,USA)和Agilent Bioanalyzer 2100系統(tǒng)(Agilent,USA)評估測序文庫質量。

1.6 統(tǒng)計分析

使用Uparse軟件(版本為7.0.1001)進行序列分析,基于有效數據劃分操作分類單元(operational taxonomic units,OTUs),具有≥97%相似性的序列被分配給相同的OTU,篩選每個OTU的代表序對比Silva數據庫進行物種注釋分析(設定閾值為0.8～1)[19]。為研究不同OTU的系統(tǒng)發(fā)育關系,以及不同樣本中優(yōu)勢種的差異,使用Muscle軟件(版本為3.8.31)進行多序列比對。通過Qiime軟件(版本為1.7.0)計算地下水樣品Alpha多樣性指數[20]。環(huán)境因子與細菌群落的相關性研究首先經除趨勢對應分析排序(detrended correspondence analysis,DCA),通過分析結果中第1軸的梯度長度,選定冗余分析(redundancy analysis,RDA)提取顯著解釋細菌群落的環(huán)境因子[21]。

2 結果與分析

2.1 水質理化性質分析

工業(yè)園區(qū)5口地下監(jiān)測井水質的理化分析結果見表1和表2,在地下水樣品中共有12項一般化學指標、5項天然背景離子,3項毒理學指標和2項非常規(guī)毒理學指標被檢出;其中,銅、鋅、鎘、1,2-二氯乙烯和三氯乙烯僅在G5點位被檢出。

表1地下水樣品的理化指標、類別和綜合評價

Table1Physicalandchemicalproperties,categoriesandcomprehensiveevaluationofgroundwatersamples

樣品pH值ρ(總硬度)/(mg·L-1)ρ(硫酸鹽)/(mg·L-1)ρ(氯化物)/(mg·L-1)ρ(鐵)/(mg·L-1)ρ(錳)/(mg·L-1)ρ(銅)/(mg·L-1)ρ(鋅)/(mg·L-1)ρ(高錳酸鹽指數)/(mg·L-1)測定值類別測定值類別測定值類別測定值類別測定值類別測定值類別測定值類別測定值類別測定值類別G17.23Ⅰ219Ⅱ44.8Ⅰ5.5Ⅰ0.15Ⅱ0.32ⅣNDⅠNDⅠ1.4ⅡG26.91Ⅰ301Ⅲ115.0Ⅱ35.8Ⅰ0.10Ⅰ0.06ⅢNDⅠNDⅠ0.9ⅠG36.92Ⅰ304Ⅲ44.8Ⅰ33.3Ⅰ0.06Ⅰ0.06ⅢNDⅠNDⅠ0.7ⅠG46.97Ⅰ224Ⅱ38.0Ⅰ4.0Ⅰ0.13Ⅱ0.72ⅣNDⅠNDⅠ1.8ⅡG56.75Ⅰ337Ⅲ95.6Ⅱ15.2Ⅰ0.10Ⅰ2.56Ⅴ0.001 5Ⅰ0.005 9Ⅰ0.8Ⅰ樣品ρ(氨氮)/(mg·L-1)ρ(鈉)/(mg·L-1)ρ(硝酸鹽)/(mg·L-1)ρ(氟化物)/(mg·L-1)ρ(鎘)/(mg·L-1)ρ(1,2-二氯乙烯)/(μg·L-1)ρ(三氯乙烯)/(μg·L-1)測定值類別測定值類別測定值類別測定值類別測定值類別測定值類別測定值類別綜合評價最差類別指標 G10.066Ⅱ19.9Ⅰ0.041Ⅰ0.47ⅠNDⅠNDⅠNDⅠⅣ錳G2NDⅠ39.9Ⅰ0.049Ⅰ0.39ⅠNDⅠNDⅠNDⅠⅢ總硬度、錳G3NDⅠ19.4Ⅰ3.040Ⅱ0.30ⅠNDⅠNDⅠNDⅠⅢ總硬度、錳、G40.071Ⅱ13.1Ⅰ0.081Ⅰ0.72ⅠNDⅠNDⅠNDⅠⅣ錳G50.185Ⅲ30.4Ⅰ0.050Ⅰ0.20Ⅰ0.014 0Ⅴ0.8Ⅱ0.5ⅠⅤ錳、鎘

ND表示檢測結果低于方法檢出限：銅為0.001 0 mg·L-1,鋅為0.005 0 mg·L-1,氨氮為0.010 mg·L-1,鎘為0.000 1 mg·L-1,1,2-二氯乙烯為0.5 μg·L-1,三氯乙烯為0.5 μg·L-1。

根據地下水各指標含量特征及限值進行分類,參與地下水質量評價的有16項(表1),其中7項指標均為Ⅰ類,12項指標均在Ⅱ類以內,錳和鎘在G5點位為Ⅴ類。根據GB/T 14848—2017[17]對地下水監(jiān)測井水質進行綜合評價,結果表明5口地下水監(jiān)測井綜合類別分別為Ⅳ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ類,錳為所有采樣點最差類別指標。

除參與地下水質量評價的16項理化指標外,地下水各采樣點的電導率、溶解氧及天然背景離子測定結果見表2。電導率和溶解氧在各采樣點變化范圍分別為421～662 μS·cm-1和5.21～8.22 mg·L-1,鈣、鎂、鉀和碳酸氫根均以G5點位濃度最高。

表2地下水樣品的電導率、溶解氧及天然背景離子濃度

Table2Conductivity,dissolvedoxygenandnaturalbackgroundionconcentrationsofgroundwatersamples

樣品電導率/(μS·cm-1)ρ(溶解氧)/(mg·L-1)ρ(鈣)/(mg·L-1)ρ(鎂)/(mg·L-1)ρ(鉀)/(mg·L-1)ρ(碳酸氫根)/(mg·L-1) G14218.1446.513.20.46221 G26628.2275.620.70.36295 G36147.3277.419.20.66325 G44337.3268.311.113.10257 G56625.2182.926.630.40372

2.2 細菌群落結構與多樣性

經高通量測序,地下水樣品共計得到403 355條高質量基因序列,最終5個采樣點地下水樣品獲得注釋信息的基因總序列有392 956。在97%分類水平下,各個采樣點的OTUs分別為G1:1 260;G2:1 761;G3:1 834;G4:1 426和G5:1 244,將不同地下水樣品的OTU分布進行Venn圖分析,以解釋不同樣品細菌群落結構之間的差異[22],結果見圖2。5個地下水樣品中均有分布的OTU數為362,共有OTU數最多的是G2和G3(1 300),最少的為G1和G3(120),表明G2和G3樣品細菌群落組成的同源性較高[23]。各樣品特有的OTU數從大到小依次為G3(292)、G2(290)、G4(236)、G5(138)和G1(128)。

稀釋曲線(圖3)表明各采樣點地下水樣品在有效測序數達到45 000時,曲線漸進平緩,GW2和GW3樣品在測序條數相同時,所產生的OTU更多,實際各樣品用于OTU注釋的測序數為53 367～76 779,滿足后續(xù)測序要求[24]。稀釋曲線反映出各個采樣點聚類產生的OTUs為G3>G2>G4>G1>G5,這與圖2所述一致。同時反映各采樣點樣品OTU覆蓋率的Coverage指數均達到0.99以上(表3),可以證明測序效果較為理想。

通過描述群落豐富度、均勻度和多樣性的Alpha多樣性指數來解釋地下水細菌群落物種組成情況[25],由Shannon指數反映出各采樣點細菌群落多樣性和均勻度均為G2>G3>G4>G1>G5,由Chao1指數和ACE指數反映出各采樣點細菌群落豐富度均為G3>G2>G4>G1>G5(表3)。G5點位的細菌多樣性和豐富度最低,這主要是由于G5點位化學組分含量高(表1～2)。

圖2 不同樣品OTU分布Venn圖

圖3 地下水樣品的稀釋曲線Fig.3 Rarefaction curve of groundwater samples

表3Alpha多樣性指數

Table3Alphadiversityindex

樣品Coverage指數Shannon指數Chao1指數ACE指數 G10.9935.2861 293.0651 400.437 G20.9957.2631 717.9301 740.266 G30.9946.9761 813.4321 834.773 G40.9946.3341 366.3491 426.384 G50.9945.2191 204.2781 290.204

2.3 細菌群落結構

注釋物種分類信息表明未能在門、綱、目、科、屬和種分類水平上進行分類的基因序列比例分別為0.41%,1.37%,4.19%,6.49%,32.03%和90.99%。物種注釋結果表明地下水樣品共檢出55個細菌門,圖4為門分類水平下地下水各采樣點的菌群結構。相對豐度最高的是變形菌門(Proteobacteria,86.40%),各采樣點Proteobacteria占比大小為G5>G1>G4>G3>G2。同時4類變形菌綱是地下水細菌群落中的優(yōu)勢細菌綱,其中占比重較高的是γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria,47.51%)、β-變形菌綱(Betaproteobacteria,29.58%)和α-變形菌綱(Alphaproteobacteria,6.75%),δ-變形菌綱(Deltaproteobacteria,1.90%)平均相對豐度較低。擬桿菌門(Bacteroidetes,5.06%)和厚壁菌門(Firmicutes,3.04%)是平均豐度排名第2和第3的優(yōu)勢類群;其中Bacteroidetes和Firmicutes以G3點位相對豐度最高。此外,相對豐度較高的細菌門依次為浮霉菌門(Planctomycetes,0.64%)、硝化螺旋菌門(Nitrospirae,0.40%)、酸桿菌門(Acidobacteria,0.42%)、藍藻門(Cyanobacteria,0.57%)和綠彎菌門(Chloroflexi,0.28%),將占比較低的細菌類群歸為其他類。

各采樣點屬分類水平菌群結構有所差異,相對豐度大于1%的優(yōu)勢細菌屬有13個。相對豐度排名前3的優(yōu)勢細菌屬分別為假單胞菌屬(Pseudomonas,16.38%),Perlucidibaca(9.17%)和不動桿菌屬(Acinetobacter,8.12%),其中G1點位的Pseudomonas和Acinetobacter的占比較高,分別為25.49%和20.43%。該研究檢出的地下水細菌群落中共有564個細菌屬,除Pseudomonas、Perlucidibaca和Acinetobacter外,其余優(yōu)勢細菌屬相對豐度均低于4%。

Proteobacteria為地下水中最具優(yōu)勢的細菌類群,選取Proteobacteria中排名前15的細菌屬進行物種分類(圖5),這些細菌屬均為地下水細菌群落中的優(yōu)勢類群。假單胞菌目(Pseudomonadales,38.76%)為相對豐度最高的細菌目,Pseudomonas、Perlucidibaca、Acinetobacter和Alkanindiges(2.41%)等細菌屬均隸屬于假單胞菌目。伯克氏菌目(Burkholderiales,22.74%)為地下水細菌群落中第2大優(yōu)勢細菌目,馬賽菌屬(Massilia,3.60%)、湖沉積桿菌屬(Limnobacter,1.86%)、噬氫菌屬(Hydrogenophaga,0.63%)和極地單胞菌屬(Polaromonas,0.38%)均隸屬于伯克氏菌目。此外,紅環(huán)菌目(Rhodocyclales)、黃單胞菌目(Xanthomonadales)、海洋螺菌目(Oceanospirillales)和嗜氫菌目(Hydrogenophilales)為地下水細菌群落排名前7的細菌目。

細菌群落與環(huán)境因子的相關性結合Spearman秩相關和冗余分析進行,圖6表明環(huán)境因子對地下水細菌群落具有一定影響(共選取5個地下水樣品中均檢出的16項理化指標)。冗余分析結果表明第1主軸對屬水平細菌群落方差變化的解釋量為61.50%,第2主軸的解釋量為23.30%,到軸4的累計合理解釋量為100%。其中氯化物、電導率、總硬度、鈉、鎂、硝酸鹽碳酸氫根、硫酸鹽、鈣和溶解氧與第1主軸和第2主軸都呈負相關;鉀、鐵、錳和pH值與第1主軸和第2主軸都呈正相關;高錳酸鹽指數和氟化物與第1主軸呈負相關,與第2主軸呈正相關。

圖4 不同分類水平的地下水細菌組成

圖5 優(yōu)勢變形菌門物種分類樹Fig.5 Species classification tree of predominant Proteobacteria phyla

環(huán)境因子箭頭連線長短代表該環(huán)境因子對物種數據的解釋量,箭頭連線越長,解釋量越大,反之越小;物種箭頭連線長度代表該物種被解釋量,箭頭連線越長,被解釋量越大,反之越小;箭頭連線和排序軸以及箭頭連線之間的夾角表示兩者之間的相關性,夾角越小,相關性越大,反之越小。

經分析,氯化物、鈣、電導率、鐵、氟化物和硫酸鹽是能顯著解釋細菌群落的環(huán)境因子,解釋量分別為0.306、0.256、0.220、0.215、0.207和0.201。其中,氯化物與鹽單胞菌屬(Halomonas,r=0.958,P<0.01)和鏈球菌屬(Streptococcus,r=0.932,P<0.05)呈顯著正相關,與Polaromonas(r=-0.972,P<0.01)和氣單孢菌屬(Aeromonas,r=-0.929,P<0.05)呈顯著負相關;鈣與Hydrogenophaga(r=-0.937,P<0.05)呈顯著負相關;硫酸鹽與Perlucidibaca(r=0.961,P<0.01)呈顯著正相關,與Massilia(r=-0.921,P<0.05)和鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas,r=-0.939,P<0.05)呈顯著負相關。同時,氟化物、高錳酸鹽指數、鉀、鐵、錳和pH值對G1、G5和G4樣本的細菌群落影響較大,其余理化指標對G2和G3樣本的細菌群落影響較大。

3 討論

地下水是地球上最主要且分布最為廣泛的水資源之一,而在人口較為密集、工業(yè)生產較為發(fā)達地區(qū)會由于受人類活動干擾大而使地下水污染越來越嚴重[26]。不同的細菌群落結構可以產生不同的功能效應,構成整個生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量轉換過程的基礎[27]。經高通量測序,該工業(yè)園區(qū)地下水細菌群落中相對豐度大于1%的優(yōu)勢類群有Proteobacteria、Bacteroidetes和Firmicutes,而這3類細菌類群在魚塘、河流及湖泊等多種淡水環(huán)境中占比豐富[28-30],表明該工業(yè)園區(qū)細菌群落具有典型的淡水種群特征。KADNIKOV等[31]對西西伯利亞深層地下含水層未培養(yǎng)細菌進行研究,結果表明:Firmicutes、Chloroflexi、Proteobacteri和Bacteroidetes為主要優(yōu)勢細菌類群,但優(yōu)勢細菌所占比重與該研究結果差異較大,主要是由于這兩處地下水理化性質差異所致[32]。

γ-變形菌綱是工業(yè)園區(qū)地下水中豐度最高的細菌綱,這與BEYER等[32]關于地下含水層細菌群落的研究結果一致。γ-變形菌綱是目前所知的細菌中種類最多的一綱[33],而該研究中Pseudomonas、Acinetobacter和Perlucidibaca等優(yōu)勢細菌屬均隸屬于γ-變形菌綱。LI等[9]發(fā)現Acinetobacter,Pseudomonas、冷桿菌屬(Psychrobacter)和Alishewanella是高砷地下水中豐度最高的細菌屬,表明Pseudomonas在巖石地層單位中占據主導地位[32]。該研究發(fā)現Pseudomonas是工業(yè)園區(qū)屬分類水平上最具優(yōu)勢的細菌類群,屬化能有機營養(yǎng)型微生物,某些菌株能產生表面活性劑,有助于有機污染物的降解[34]。Acinetobacter主要分布在水體和土壤中[35],經常在強還原性的地下水樣品中被檢出,被認為具有還原能力[36];而在沉積物中占主導地位的氧化細菌Thiobacillus、Hydrogenophaga和土桿菌屬(Geobacter)[37-39]在工業(yè)園區(qū)地下水中也均有檢出,它們能在特定的環(huán)境中加速亞鐵離子的氧化,同時參與重金屬的氧化還原過程[38];推測這些具有特殊功能的細菌在地下水重金屬的遷移和轉化過程中起到了一定的作用。

地下水含水層是較為極端的微生物棲息地,環(huán)境條件的差異會使細菌群落結構有所不同,細菌群落結構與所處的理化條件密切相關[40]。有研究表明地下水中的產黃菌屬(Flavobacterium)和Aeromonas與溶解性有機碳和鋇含量相關,而Acinetobacter在硅和硝酸鹽濃度增加時占優(yōu)勢[32]。而砷、總有機碳、硫酸根離子和亞鐵離子是形成地下水微生物群落結構的重要環(huán)境因素[9],但目前尚不清楚影響地下水微生物群落結構的重要環(huán)境因素。該研究經冗余分析發(fā)現影響工業(yè)園區(qū)地下水細菌群落結構的主要環(huán)境因子為氯化物、鈣、電導率、鐵、氟化物和硫酸鹽,不同環(huán)境因子對不同細菌類群影響不同;同時不同點位細菌群落受環(huán)境因子的影響有所不同(圖6),研究表明微生物也會參與到地下水中各種化學物質的氧化還原[9],可見,微生物與地球化學過程之間的復雜相互作用維持著地下水環(huán)境細菌群落的生態(tài)平衡和物質轉換。該研究以工業(yè)園區(qū)為背景,在水質分析的基礎上研究不同點位細菌群落結構及多樣性差異[41]。水質分析結果表明該工業(yè)園區(qū)部分點位地下水受到不同程度的污染(表1),其中水質情況較好的點位(G2和G3)地下水細菌群落豐富度和均勻度較高(表3)。G5位于園區(qū)北部(周邊建有化工、化肥和制藥等環(huán)境敏感源),化學組分含量相對較高,檢出特征指標:硝酸鹽、氟化物、鎘、1,2-二氯乙烯和三氯乙烯,水質綜合類別為V類(表1和表2),其細菌群落豐富度和均勻度也最低(表1和表3),可見水質情況影響著細菌群落組成和多樣性,這與WANG等[42]對太湖進行不同污染源對細菌群落影響的研究結果一致。

綜上所述,通過Hiseq高通量測序技術對工業(yè)園區(qū)地下水細菌群落結構和多樣性進行了分析,發(fā)現Proteobacteria、Bacteroidetes和Firmicutes為主要的優(yōu)勢細菌門,其中Proteobacteria占據總基因豐度的86.40%(以γ-變形菌綱為主),工業(yè)園區(qū)地下水細菌群落呈現出典型的淡水種群特征。水質情況影響著工業(yè)園區(qū)地下水細菌群落組成和多樣性,經冗余分析發(fā)現氯化物、鈣、電導率、鐵、氟化物和硫酸鹽是能顯著解釋細菌群落的環(huán)境因子,不同環(huán)境因子對不同細菌類群和不同樣本的細菌群落影響有所不同。