范立民：用微生物群落特征识别矿井水来源的新技术

    日前，《煤炭科学技术》（EI收录源期刊）发表了中国矿业大学范立民教授为第一作者，六盘水师范学院李涛教授为通讯作者，六盘水师范学院高颖、陕西榆林能源集团榆神煤电有限公司白如鸿和中国矿业大学孙强为共同作者的论文《生态脆弱煤矿区水体中微生物群落特征及矿井充水指示》。该文采用微生物群落特征识别矿井水来源，并得到了地下水监测验证。
    我国生态脆弱矿区水资源整体匮乏，但局部地区矿井涌水却异常巨大。对生态脆弱矿区异常矿井充水水源识别，对矿区生态环境保护意义重大。
    本次研究以涌水量超过1000m3/h的榆树湾煤矿为研究背景，在分析矿井涌水量特征的基础上，采集了研究区主要含水层和矿井涌水点的30个水样，开展了水样高通量微生物测序研究。对测序结果采用Alpha多样性分析、Beta多样性分析及微生物构成差异分析，系统研究了矿井水体中微生物群落特征，分析了矿井充水来源。研究结果表明：高通量测试结果通过了Coverage指数检验，验证了其用于矿井充水识别的可行性。
    但人类活动密切接触的水样显示出微生物更加丰富，需要在取样中有效规避。榆树湾煤矿浅表松散含水层中微生物丰富度和多样性都较高，以新鞘脂菌属（Novosphingobium）、梭杆菌属（Fusobacterium）和硫属（Sulfuricum）等微生物丰度最高；直罗组为代表的基岩含水层微生物丰富度较低，但微生物多样性较高，以丛毛单胞菌属（Comamonas）、蛲虫属（Vermiphilaceae）和巴氏杆菌（Paeniglutamicibacter）等微生物丰度最高。所有水样中最为优势的门类为变形菌门，占比达到35.5%~89.7%。Alpha多样性、PCoA和NSDM分析揭示了榆树湾矿井充水水源主要来自松散含水层和直罗组含水层。但Beta多样性分析发现，随着直罗组静储量的释放，松散层中离石组黄土充水比例进一步增大。
    综合分析显示，榆树湾煤矿目前为基岩含水层快速释水+离石组含水层持续释水模式的充水模式，矿井涌水统计分析结果验证了这一结论。
    榆神、榆横矿区及内蒙古鄂尔多斯市境内各矿区煤层埋藏深度适中，煤层开采后，矿井涌水量较大，矿井水可能来自于延安组风化基岩含水层，也可能来自于直罗组含水层或第四系含水层，无论来自哪个含水层，或者混合有各含水层地下水，都可用这一技术识别。本研究为相似化学成分含水层充水识别，提供了新的方法。
    原文发表信息：
    范立民，李涛，高颖，等. 生态脆弱煤矿区水体中微生物群落特征及矿井充水指示[J]. 煤炭科学技术，2024，52（1）：255−266.
    FAN Limin，LI Tao，GAO Ying，et al. Characteristics of microbial communities in water bodies of ecologically fragile coal mining areas and indications for mine water filling[J]. Coal Science and Technology，2024，52（1）：255−266.

作者：不详　来源：网络

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