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淮北煤田深层地下水微生物群落特征及其水源示踪意义陈家玉1,2，桂和荣2，郭艳2，李俊2(1.安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南232001；2.国家煤矿水害防治工程技术研究中心(宿州学院),安徽宿州234000)摘要：煤矿开采及疏水降压,打破了深层地下水的天然平衡系统，导致不同含水层微生物群落的时空变化。利用淮北煤田矿井水文孔采集深度分别为 600 和 750m 的二叠系煤系砂岩含水层(煤系)和石炭系太原组灰岩含水层(太灰)地下水样品,利用 16SrRNA 基因 V4 区测序方法，开展深层地下水微生物群落多样性测试与分析。结果表明,煤系水和太灰水样品微生物分类单元(OUTs)数目范围分别为 9683071 和 8203894，平均值分别为 1980.43 和 1847.81。ACE、Shannon 和Chao 值呈现煤系水太灰水、Simpson 指数呈现煤系水太灰水；太灰水和煤系水中主要优势菌门均为 Proteobacteria、Bacteroidota 和Planctomycetota,相对丰度分别介于 41.48%97.36%、0.57%48.01%和 0.13%15.29%；煤系水主要优势菌属为 Thiovirga、Hydrogenophaga 和 Flavobacterium，相对丰度分别占煤系水中总菌属的 5.98%、4.39%、3.43%。太灰水主要优势菌属为 Hydrogenophaga、Acinetobacter、Thiobacillus，相对丰度占比分别为 11.13%、4.72%和 4.40%；煤系水和太灰水含水层特有 OTU 数目分别为1759 和 4107 个；F、K+、ORP 是影响地下水微生物群落的主要环境因子，K+对太灰水菌群群落丰度的影响大于煤系水，F对煤系水和太灰水菌群群落影响相差不大；随着含水层深度的增加，F和 K+对菌群群落丰度的影响逐渐增大。淮北煤炭典型污染物 F质量浓度的升高强化了部分菌群,导致微生物群落组成发生变化。由煤田采动造成的地下水污染同时使 Thiothrix 在太灰水中得以富集。煤系水、太灰水是淮北煤田煤矿开采的主要充水水源，而且具有不同的微生物群落特征，从而为煤矿涌(突)水水源识别提供了一种新的方法，为煤矿水害防治提供保障。关键词：淮北煤田；深层地下水；微生物群落；环境因子；高通量测序中图分类号：X523文献标志码：A文章编号：02539993(2023)09350310Microbial community characteristics of deep groundwater in Huaibei coalfield andits significance in water source tracingCHENJiayu1,2,GUIHerong2,GUOYan2,LIJun2(1.School of Earth and Environment,Anhui University of Science and Technology,Huainan232001,China;2.National Engineering Research Center ofCoal Mine Water Hazard Controlling(Suzhou University),Suzhou234000,China)Abstract:Thenaturalbalancesystemofdeepgroundwaterisdisturbedbycoalmininganddrainagedepressurization,收稿日期：20220923修回日期：20221022责任编辑：王凡DOI：10.13225/ki.jccs.2022.1198基金项目：国家自然科学基金资助项目(41373095)作者简介：陈家玉(1991)，女，安徽宿州人，硕士。E-mail:通讯作者：桂和荣(1963)，男，安徽舒城人，教授。E-mail:引用格式：陈家玉，桂和荣，郭艳，等.淮北煤田深层地下水微生物群落特征及其水源示踪意义J.煤炭学报，2023，48(9)：35033512.CHENJiayu，GUIHerong，GUOYan，et al.Microbial community characteristics of deep groundwater inhuaibeicoalfieldanditssignificanceinwatersourcetracingJ.JournalofChinaCoalSociety，2023，48(9)：35033512.第48卷第9期煤炭学报Vol.48No.92023年9月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYSep.2023leadingtotemporalandspatialchangesinmicrobialcommunitiesindifferentaquifers.Herein,groundwatersamplesofPermiancoalmeasuressandstoneaquiferandCarboniferousTaiyuanFormationlimestoneaquiferwithdepthsof600and750marecollectedfromtheminehydrologicalholesinHuaibeicoalfield,and16SrRNAgeneV4regionsequencingmethodisusedtotestandanalyzethemicrobialcommunitydiversityofdeepgroundwater.Theoperationaltaxonomicunits(OTUs)numbersofcoalmeasurewaterandTaiyuanlimestonewatersamplesrangefrom9683071and8203894,respectively,withtheaveragevaluesbeing1980.43and1847.81respectively.ACE,ShannonandChaovaluesshowthatcoalmeasurewaterTaiyuanlimestonewater.SimpsonindexshowsthatcoalmeasurewaterTaiyuanlimestonewater,regardingthediversityofmicrobialcommunitycomposi-tioningroundwater.MaindominantbacteriaphyluminTaiyuanlimestonewaterandcoalmeasurewaterareProteobac-teria,Bacteroidota and Planctomycetota;their relative abundance ranging 41.48%97.36%,0.57%48.01%,0.13%15.29%,respectively.MaindominantbacteriageneraincoalmeasurewaterareThiovirga,Hydrogenophaga,andFla-vobacterium;theirrelativeabundanceaccountingfor5.98%,4.39%and3.43%,respectivelyofthetotalbacteriainthecoalmeasurewater.Hydrogenopaga,AcinetobacterandThiobacillusarethemaindominantbacteriagenerainTaiyuanlimestonewater,theirrelativeabundancebeing11.13%,4.72%and4.40%respectively.UniqueOTUsincoalmeasureandTaiyuanlimestoneaquifersnumber1759and4107,respectively.F,K+andORParethemainenvironmentalfactorsaf-fectingthebacterialcommunityingroundwater.K+impactstheabundanceofthebacterialcommunityintheTaiyuanlimestonewatertoagreaterextentthanthatofcoalmeasurewater.Contrarily,FaffectsthebacterialcommunityinthecoalmeasurewaterandTaiyuanlimestonewaterissimilar.Astheaquiferdepthincreases,sodoestheinfluenceofFandK+on the microbial community abundance.The increase of F concentration of typical pollutants in Huaibei Coalstrengthenssomebacterialcommunities,resultinginchangesinmicrobialcommunitycomposition.Thegroundwaterpol-lutioncausedbycoalminingalsoenrichesThiothrixintheashwater.HuaibeicoalmeasurewaterandTaihuilimestonewaterarethemainwaterfillingsourcesforcoalmininginHuaibeicoalfield.Knowledgeofthedeepundergroundofthecoalfieldandhowdifferentwatermicrobialcommunitychange,hasbeenimprovedbythiswork,therebyprovidinganewmethodforidentifyingthewatersourceofcoalminegushing(outburst),andaguaranteeforthepreventionandcontrolofwaterdisastersincoalmines.Key words:Huaibeicoalfield；deepgroundwater；microbialcommunity；environmentalfactor；highthroughputse-quencing由于煤矿资源长期无限制的开采，导致资源枯竭，灾害频发1。而水资源和水环境问题反过来制约煤化工产业发展2。煤矿区地下水由于温度、氧化还原电位以及复杂的水文地质条件形成独特的微生物种群结构1,3。此外，煤炭开采的过程中，必然伴随着地下水生境的改变，进而引发微生物的繁殖与变异4。因此，探索煤矿区地下水微生物群落结构成为了解矿区污染、治理污染,从而实现水资源保护与工业稳步发展的必要手段。在开采扰动影响下，煤矿区的水文地质结构由原来相对稳态的系统转变为非稳态且复杂水力联系的系统，包括含水层、导水通道和采空区等多个方面，使煤矿区地下水动力条件、生化环境发生重大变化3。研究利用 16SrRNA 基因高通量测序技术，旨在从遗传的水平上分析采煤区地下水微生物群落组成及特征，克服了绝大多数微生物不可培养的缺陷，从而更反映出地下水微生物的真实情况5-6。已有对于地下水微生物多样性的研究多集中于浅层水体7-8，而实际深层地下水微生物所处的环境更加复杂。笔者选取淮北煤田许疃矿、任楼矿、桃园矿、恒源矿和界沟矿煤系砂岩水和太原组灰岩水深层含水层利用矿井水文孔进行取样。本研究利用高通量测序技术调查深层地下水的微生物群落结构特征及其与环境变量的关系，以期了解煤矿区深层地下水微生物群落，从而为矿区地下水管理、水害防治等提供基础数据。煤矿五大灾害(突水、瓦斯突出、自燃、冒顶、煤尘)，水害位居其首，水害所造成的人员伤亡仅次于瓦斯灾害，但所造成的经济损失远大于瓦斯灾害。煤矿水害防治中，矿井涌水或突水水源的精准识别是煤矿的一项常规性且十分重要的工作，目前所用的手段是水位、水量、水化学等物理化学识别方法9。在淮北煤田，二叠系煤系砂岩裂隙水(简称“煤系水”)、石炭系太原组灰岩水(简称“太灰水”)都是煤矿开采的主要充水水源，研究两含水层地下水微生物群落特征及3504煤炭学报2023年第48卷其空间分布规律，可以为煤矿涌(突)水水源识别提供一种新的方法。1材料与方法1.1水文地质背景淮北煤田位于安徽省淮北平原的西北部，为新生界松散层覆盖的全隐蔽煤田。在东经 114.92118.17，北纬 32.4234.58，面积约 11350km2(图 1)。在地貌单元上属华北大平原的一部分，除濉溪、肖县和宿州市北部符离集徐州一带为震旦、寒武、奥陶系等基岩裸露的剥蚀低山、残丘和山间谷地外，其余地区皆为黄、淮河冲积平原。其低山、残丘海拔高程宿黄板肖青相高大 辛 家 杨五 沟 断 层宿 东 向 斜刘土李 家 断 层夹 沟 断 层丰010 kmNT8T9C1C2C3C4C5C6C7C8C10C9C11C12C13C14T1T2T3T4T5T6T7T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21O3桥固镇裂断宿北断裂涡断裂丰涡断裂斜向河闸西向斜肖西断层楼断层桥断层西断层龙山断层柳孜集断层长营断层断层殷童亭背斜柳断层南坪断层宿南背斜西寺坡断裂南坪向斜大刘家断层南向斜EKPC2+3C1+2ZQbAr向斜逆断层背斜岩浆岩矿井煤系水采样点太灰水取样点第三系白垩系二叠系中上石炭统下中奥陶统寒武系青白口系太古界震旦系正断层图1采样点分布Fig.1Distributionmapofsamplingpoints第9期陈家玉等：淮北煤田深层地下水微生物群落特征及其水源示踪意义3505一般为+80+408m，平原区海拔高程一般为+20+50m，地势总体上呈现西北高而东南略低的微倾斜，坡降万分之一左右。淮北煤田地下水自上而下分为4 个含水层，分别为松散第四含水层(简称“四含”)、二叠系煤系砂岩含水层(简称“煤系”)、石炭系太原群灰岩含水层(简称“太灰”)和奥陶系灰岩含水层(简称“奥灰”)10-11。这 4 个含水层地层主要由黏土、砂岩、石灰岩和白云岩组成(图 2)。煤系水与太灰水之间通过导水断层、岩溶陷落柱等沟通形成水力联系12。约250 m约600 m约750 m一含二含三含四含1 500 m奥灰水煤系水煤系水地面+25 m太灰水松散层黏土防水层白云石煤层石灰石砂岩图2含水层剖面示意Fig.2AquiferprofileofHuaibeicoalfield1.2样本采集地下水样品于 2021 年 11 月、2022 年 1 月和2022 年 3 月于许疃矿、任楼矿、桃园矿、恒源矿和界沟矿 5 个矿区采集深度分别为 600m 和 750m 的煤系和太灰水样。水样被储存在 4L 无菌塑料瓶中，用干冰保存 24h 之内运输至实验室并过滤。电导率(EC)、溶解氧(DO)、pH、总溶解固体(TDS)、氧化还原电位(ORP)等理化指标在现场使用校准的 HACHHQd 和 ST300D(OhausShanghai,China)便携式分析仪测试。阳离子 Na+、K+、Ca2+、Mg2+和阴离子 Cl、F、NO3、SO42使用离子色谱仪(ThermoFisherICS-600-900)测试。总有机碳(TOC)质量分数通过总有机碳分析仪(TOC-VWP,Shimadzu,Tokyo,Japan)测试。HCO3采用酸碱滴定法测定。TDS 通过主要离子质量浓度总和减去一半的 HCO3质量浓度计算得出。所有样品阴阳离子平衡在 5%以内。1.3DNA 提取、PCR 扩增及测序地下水(4L)通过预先灭菌的 0.22m 滤膜过滤以收集生物量，然后滤膜使用干冰保存送至广东美格生物工程有限公司完成地下水 16SrRNA 测序工作。使用PowerWaterDNA分离试剂盒提取基因组 DNA。利用 1%琼脂糖凝胶电泳检测 DNA 的完整度和纯度，同时利用 NanoDropOne 检测 DNA 的浓度和纯度。使用通用细菌引物 515F(5-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3)和 806R(5-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3)13-15对微生物16SrRNA基因的V4区域进行扩增，扩增条件为：94 预变性 5min，94 变性 30s，52退火30s，72 延伸 30s，72 修复延伸 10min。PCR扩增及产物电泳检测则以基因组DNA为模板，根据测序区域的选择，使用带 barcode的引物及Pre-mixTaq(TaKaRa)进行。并在IlluminaMiseq平台上进行测序。1.4数据分析为了研究样品物种组成及多样性信息，对所有样品拼接过滤后的 cleantags 进行聚类，选取 97%的相似性生成微生物分类单元(OperationalTaxonomicUnits，OTUs)，同时去除嵌合体，并按最小样本序列数抽平。使用RDP16S分类器获得了单个OTU的分类注释15。选取 OTU 的代表性序列，与数据库进行比对获得物种注释信息。2结果与分析2.1含水层理化性质表 1 列出了含水层各参数的理化性质统计。煤系水中主要阴阳离子分别为 Na+和 HCO3，平均质量浓度分别为 658.64mg/L 和 910.25mg/L。太灰水中主要阴阳离子分别为 Na+和 SO42，平均质量浓度分别为 283.96mg/L 和 644.29mg/L。煤系水主要水化学类 型 为 NaCl 型，太 灰 水 主 要 水 化 学 类 型 为CaNaSO4型。煤系水中主要的污染物包括 TDS、Na+、F、Cl，其平均值分别是我国地下水质量标准(GB/T148482017)类标准限值(1000、200、1.0、250mg/L)16的 1.78、3.29、2.18、1.57 倍。太灰水中主要的污染物包括 TDS、Na+、F、Cl、SO42，超标倍数分别为 1.77、1.42、1.77、1.38、2.58 倍。从超标倍数上看，煤系水各因子污染更严重，太灰水比煤系水受到更为严重的 SO42污染。2.2微生物群落多样性由表 2 知，Coverage 值介于 0.97840.9936，均在 98%水平以上，说明本次测序数据可靠。ACE 和3506煤炭学报2023年第48卷表 1 地下水理化性质Table 1 Physical and chemical properties of groundwater含水层项目pHORP/mV质量浓度/(mgL1)TOC质量分数/%TDSNa+K+Ca2+Mg2+FClSO42NO3HCO3煤系水最小值7.40130.001276.79519.871.79N.A.0.521.06137.781.06N.A.559.516.41最大值8.64225.003778.361269.3613.0942.7030.046.11984.346.114.601388.4130.07平均值8.00177.291784.86658.645.5114.667.862.18391.352.180.90910.2515.18太灰水最小值7.0354.00571.34140.784.1821.541.470.3980.6886.87N.A.65.093.67最大值11.28233.002928.09589.5259.17466.1299.133.041024.231753.6415.05456.7115.23平均值7.73165.811772.02283.9625.15218.8763.581.77344.52644.291.39374.138.80注：N.A.：质量浓度低于检测限。表 2 样品 OTU 及多样性指数Table 2 Microorganism OTU and diversity index of samples样品CoverageObservedSpeciesACESimpsonShannonChao煤系水C10.981330634422.780.018.073064.9C20.981827344163.180.056.642736.4C30.987815852742.430.174.701588.5C40.981428824263.560.046.882883.9C50.983125353889.240.076.312537.2C60.989613632280.070.373.111365.9C70.988916262535.880.144.721628.7C80.987116932956.340.065.811697.0C90.987220673048.480.036.912069.7C100.991111832051.490.114.761186.8C110.986419573177.460.115.861959.9C120.984524163524.570.075.752417.8C130.988816752662.650.036.671678.4C140.99289641584.400.213.44966.8平均值0.986519823093.040.105.691984.4太灰水T10.992410031750.820.174.221006.4T20.986917102990.910.085.221713.1T30.988714452570.100.065.541448.5T40.981532074400.220.096.413208.3T50.987920222924.810.027.182024.3T60.990612382188.300.124.471242.4T70.982437854723.400.028.253785.7T80.989818302428.050.065.661831.8T90.989216172423.710.154.521618.9T100.989912792236.970.223.481282.2T110.984721763440.280.046.642178.8T120.978438735132.630.057.153874.2T130.99348331544.410.462.09839.2T140.983933984261.280.037.663399.1T150.983727223756.190.195.342723.7T160.991111851994.310.084.841188.5T170.99368331437.830.332.88837.5T180.991010802023.540.323.231084.4T190.990711842089.740.074.891188.4T200.99368491404.630.402.67852.0T210.989215512537.300.075.931554.2平均值0.988218492774.260.145.161851.5第9期陈家玉等：淮北煤田深层地下水微生物群落特征及其水源示踪意义3507Chao 值反映菌群丰富度，Shannon 和 Simpson 指数反映菌群多样性程度5。从平均值来看，Shannon、ACE和 Chao 值均呈煤系水太灰水规律，Simpson 指数呈煤系水太灰水的规律，说明煤系含水层微生物群落多样性较高。煤系水和太灰水的 ObservedSpecies 指数平均值分别为 1981.64 和 1848.57。结果表明在煤系水中的微生物群落丰富度更高。煤系水 Shan-non 指数、Simpson 指数和 ObservedSpecies 指数等和太灰水中较为接近，这是由于煤系水和太灰水之间采动裂隙等沟通，相互存在水力联系12，使微生物群落结构较相近。由韦恩图知，煤系水和太灰水共有 OTU 数为6221 个，说明煤系水和太灰水的微生物群落构成较为相近。煤系水和太灰水特有 OTU 数分别为 1759和 4107 个，太灰水特有微生物相对较多。2.3微生物群落组成煤系水和太灰水相对丰度0.01%的微生物菌群在门水平组成上的差异展现在图 3(a)中。Proteobac-teria 是煤系水和太灰水中占比最大的菌门，相对丰度整体介于 41.48%97.36%，其次是 Bacteroidota，在所有水样中相对丰度介于 0.57%48.01%，其次是Planctomycetota，相对丰度介于 0.13%15.29%。很明显，Planctomycetota 在煤系水中的占比相对大于太灰水。020406080100C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11C12C13C14T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21物种丰度/%样品编号(a)门水平020406080100C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11C12C13C14T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T15T16T17T18T19T20T21物种丰度/%样品编号(b)属水平ProteobacteriaBacteroidotaPlanctomycetotaActinobacteriotaVerrucomicrobiotaFirmicutesNitrospirotaDesulfobacterota(Unassigned)ChloroflexiArmatimonadotaAcidobacteriotaPatescibacteriaMyxococcotaCampilobacterotaOthers(Unassigned)UnculturedHydrogenophagaThiobacillusThiovirgaAcinetobacterLimnobacterFlavobacteriumCaulobacterThiothrixHyphomonasAlgoriphagusNitrosomonasCurvibacterParvibaculumOthers图3煤系水和太灰水微生物群落组成Fig.3MicrobialcommunitycompositionofcoalmeasureandTaiyuanlimestone煤系水样品中，Proteobacteria 仍然是优势菌门，其次是 Bacteroidota 和 Planctomycetota，这 3 种相对丰度占比前三的菌门分别占总菌门的 70.42%、9.97%和 4.69%。Proteobacteria、Bacteroidota、Planctomy-cetota 同样也是太灰水中相对丰度占比前三的菌门，占比分别为 78.78%、4.53%和 2.27%。这 3 种菌门相对丰度在不同含水层差异明显，即均呈煤系水太灰水的规律，地下水越深，其丰度越低。属水平，含水层相对丰度0.01%的菌属组成如图 3(b)所示。Hydrogenophaga 菌属是地下水含水层中的优势菌属，相对丰度介于 0.19%62.22%。Thiovirga菌属相对丰度介于 0.04%59.68%，尤其在 C6 和 T6的水样中相对丰度分别达到 59.68%和 25.60%，相对丰度超过了 Hydrogenophaga 菌属。Thiobacillus 相对丰度介于 0.07%18.06%。不同深度含水层在属水平上的微生物菌属组成具有差异。煤系水相对丰度占比前三的菌属分别为Thiovirga、Hydrogenophaga 和 Flavobacterium，相对丰度分别占煤系水中总菌属的 5.98%、4.39%、3.43%。太灰水丰度占比前三的菌属分别为 Hydrogenophaga、Acinetobacter、Thiobacillus，相 对 丰 度 占 比 分 别 为11.13%、4.72%和 4.40%。微生物与地下水水生环境之间是共生及相互制约的关系，一方面，地下水环境为微生物提供养分及3508煤炭学报2023年第48卷适宜的温度等。另一方面，微生物是水环境物质循环，能量流动的介质。Proteobacteria 是地下水中常见的细菌门17-19。Hydrogenophaga是表征反硝化过程的菌属7，在煤系水和太灰水中均有分布，且太灰水中占比较高(图 3)。说明较高质量浓度的 NO3加强了 Hy-drogenophaga 的富集，可作为 NO3污染水平的指示菌属17。在之前的研究中，深层地下水中同样检测出Bacteroidota 的存在19。2.4微生物群落与环境因子相关性分析在消除了导致强共线性(VIF 超过阈值 10)的环境因子后8，筛选出可用于分析对地下水微生物群落产生影响的 6 种环境变量(F、K+、ORP、TOC、pH、NO3)(图 4)。CCA 分析可知，CCA1 和 CCA2 对群落分布的解释量分别为 22.6%和 20.0%，对含水层微生物群落影响因子排序为 FK+ORPTOCpHNO3，F、K+、ORP 是对地下水微生物群落最重要的 3 种驱动因子。F与 ORP、TOC、pH、K+夹角均呈锐角，呈正相关关系，说明随着 F质量浓度的增加，这些参数质量浓度增大。F对煤系水和太灰水的影响相差不大。TOC 和 pH 对煤系水微生物群落结构影响更大；K+是影响太灰水的微生物群落结构的重要原因，其次是煤系水。环境因子的类型对于不同含水层微生物群落的影响是不同的。这是物种对自然环境选择性及适应性的反应20-21。pHNO3ORPFK+TOC0224321012煤系水太灰水典型相关1(CCA1)典型相关2(CCA2)图4样品典型相关(CCA)分析Fig.4Canonicalcorrespondenceanalysisofsamples污染物 F成为地下水微生物群落构成最重要的影响因子。由于淮北煤田地下水存在着强烈的离子交换反应22,导致地下水中的钙离子质量浓度降低、钠离子质量浓度升高。钙离子质量浓度降低可以加快含氟矿物(如萤石等)的溶解，使 F释放到水体中23。污染物的质量浓度的升高强化了部分菌群,导致微生物群落组成发生变化24。pH 可以改变元素的化合价及其存在形式，还可以通过调节细胞间的 pH 进而影响微生物群落分布25。在淮北煤田，尽管开采活动使得相对封闭的深层地下水变得开放，但在相对缺氧的深层地下水中，ORP 仍然是控制地下水微生物群落组成的关键因素(图 4)。这是由于微生物在还原环境中难以获取营养物质和能量，微生物群落结构的变化比潜水地下水更为敏感26。研究表明，淮北煤田地下水煤系及太灰水主要接受大气降水蒸发补给27-28，在采动、外部补给等复杂的水文地质条件背景下，这使得深层地下水中的微生物群落组成发生有别于浅层水或地表水的变化3,29。2.5地下水菌属与环境变量相关性分析利用 Spearman相关性判别地下水中环境变量与菌属分布之间的相关性。属水平上，煤系水 TDS(相关系数:0.61)、K+(0.54)、Mg2+(0.56)、和SO42(0.58)与 Flavobacterium 的呈较强的负相关关系(图 5)，F(0.52)与 之 呈 正 相 关 关 系。SO42(0.58)与 Fla-vobacterium 的呈较强的负相关关系 SO42(0.71)与Methylomonas 呈 负 相 关 关 系。ORP(0.72)与 Hy-phomonas 呈强的负相关关系。HCO3(0.54)与 Poly-cyclovorans 呈现较强的负相关关系。对于太灰水，SO42(0.53)与 Unassigned 呈 负 相 关 关 系(图 5)，Ca2+(0.52)和 SO42(0.52)与 Acinetobacter 呈正相关关系，TDS(0.62)和 Mg2+(0.66)与 Thiobacillus 呈正相关关系，Ca2+(0.52)、SO42(0.65)和 HCO3(0.57)与 Thio-thrix 呈 正 相 关 关 系，TDS(0.62)、Ca2+(0.62)和SO42(0.63)与 Sulfuritalea 呈负相关关系。Flavobacterium 属于锰氧化菌，常见于锰矿床或锰矿中18。Flavobacterium 较易受到多种环境因子的干扰(图 5)，即随着 TDS、K+、Mg2+、SO42质量浓度的增加，Flavobacterium 组分占比随之减少。Acineto-bacter 是一种异养硝化好氧反硝化菌，低温环境下具有较强的活性，能有效地降解含水层中的污染物30。Sulfuritalea 属于-变形菌纲，-变形菌纲更易存活于受污染的环境中，可作为环境质量监测的指标31。Sulfuritalea 常见于油田产出水32、尾矿33、被污染的承压含水层34中。最常见的硫氧化微生物之一属于Thiothrix 属35，通常在强化生物除磷(EBPR)工艺被观察到。Thiothrix 还可以利用聚-b-羟基链烷酸酯(PHA)聚合物作为底物完成胞内代谢35。另外，Thio-thrix 能利用硫化物作为能量来源进行代谢，太灰水中SO42与 Thiothrix 呈显著正相关关系，因此，太灰水中高质量浓度的 SO42可能导致了 Thiothrix 的富集36。随着含水层地下水中 Ca2+、Mg2+、SO42质量浓度逐渐增高，这些离子对地下水菌属的影响也逐渐突显(图 5)。微生物通过改变自身丰度、多样性来适应地下水生境系统。不同含水层由于不同地层的岩性、赋第9期陈家玉等：淮北煤田深层地下水微生物群落特征及其水源示踪意义3509存条件等因素，导致环境因子的理化性质和水化学进程差异，进而影响水体微生物群落多样性和代谢功能29。微生物群落通过营养物质运移，地球化学元素循环和污染物降解等过程又反过来控制环境因子的水化学进程，从而达到含水层环境因子与微生物群落的动态平衡。研究表明，水体中的环境变量，例如甲醇能够极大程度激活深层地下水中的细菌37，从而导致不同含水层类型形成独特的微生物种群特征。本研究以淮北煤田深层地下水为例，为了解深层地下水微生物群落结构提供微生物基础。淮北煤田煤系水和太灰水的不同微生物群落特征，为煤矿涌(突)水水源的微生物识别提供了可行依据。3结论(1)淮北煤田地下水煤系水主要阴阳离子分别为Na+和 HCO3，太灰水主要阴阳离子分别为 Na+和SO42。煤系水主要水化学类型为 NaCl 型，太灰水主要水化学类型为 CaNaSO4型。(2)研究区地下水煤系水和太灰水主要菌门均为Proteobacteria、Bacteroidota 和 Planctomycetota。优势菌门为 Proteobacteria(41.48%97.36%)，其丰度太灰水煤系水。主要菌属煤系水为 Thiovirga、Hydro-genophaga 和 Flavobacterium；太灰水为 Hydrogeno-phaga、Acinetobacter、Thiobacillus。Hydrogenophaga为优势菌属(0.19%62.22%)，其丰度为煤系水K+ORPTOCpHNO3。淮北煤田地下水特征污染物 F是影响地下水微生物群落分布最主要的因素。参考文献(References)：GUIH,QIUH,QIUW,etal.Overviewofgoafwaterhazardscon-trol in China coalminesJ.Arabian Journal of Geosciences，2018，11(3)：49.1付坤，李多，贾荣利.煤化工废水中硫酸盐还原菌的分离及鉴定J.化工环保，2018，38(4)：408412.FUKun,LIDuo,JIARongli.Isolationandidentificationofsufate-re-ducing bacteria from