摘要

芬蘭奧爾基洛托 (Olkiluoto) 的地下水系統(tǒng)在約 300 米深的混合層中分層，混合層位于富含硫酸鹽、貧甲烷和貧硫酸鹽、富含甲烷的地下水之間。 通過對(duì) v4v6 16S rDNA 區(qū)域進(jìn)行 454 熱標(biāo)簽測序獲得的新序列庫數(shù)據(jù)表明，硫酸鹽還原菌 (SRB) 在混合層中占主導(dǎo)地位，而在深層貧硫酸鹽地下水樣品中無法檢測到 SRB。 在序列數(shù)據(jù)不可或缺的支持下，可以證明硫酸鹽是觸發(fā)來自非硫酸鹽還原群落（包括 Hydrogenophaga 、 Pseudomonas 、 硫桿菌 桿菌 、 梭 和 Lutibacter 與 形成硫酸鹽還原群落 Desulfobacula 、 Desulfovibrio 、 Desufobulbaceae 、 Desulfobacterium 、 Desulfosporosinus 和 Desulfotignum 。 下對(duì)流動(dòng)池中的生物膜和浮游微生物進(jìn)行的實(shí)驗(yàn) 在原位 條件 證實(shí)，將硫酸鹽添加到貧硫酸鹽的地下水中會(huì)產(chǎn)生可培養(yǎng)的 SRB 和可檢測的 SRB 相關(guān)序列的生長。 還發(fā)現(xiàn)生物膜的 16S rDNA 多樣性在 103 d 內(nèi)是保守的，并且生物膜中的微生物與流動(dòng)的地下水中的微生物之間的多樣性具有很大的相似性。 這項(xiàng)工作表明，地下水中僅存在/不存在一種地球化學(xué)參數(shù)，即硫酸鹽，會(huì)顯著影響所研究的地下微生物群落的多樣性。

介紹

在選擇建造高放廢物深處置庫的奧爾基洛托島上，一條名為 ONKALO 的隧道已開挖至未來處置庫區(qū)，深度為 420 m。 Olkiluoto 水文地球化學(xué)地下水參數(shù)的當(dāng)前垂直變化包括從 0 到大約 25 m 的淺層和部分含氧淡水，然后是中等深度的含鹽度低于 1% 的含鹽度低于 1% 的中等深度微咸、富含硫酸鹽、貧甲烷的地下水。約 300 m。 在300 m到1000 m以上的深度范圍內(nèi)，鹽度隨著深度的增加從1%增加到>10%，硫酸鹽濃度很低或低于檢測，氫氣和甲烷的濃度從1增加到>20 μM和 5 mM 至 > 50 mM，分別。 在 250-350 m 的深度，有一個(gè)富含硫酸鹽和富含甲烷的地下水混合的層（Pedersen et al. 2008 ; Posiva Oy 2009）。

ONKALO 隧道的建設(shè)與地下導(dǎo)水含水層相交； 這會(huì)導(dǎo)致富含硫酸鹽的地下水下降，并與富含甲烷的深層地下水混合。 該混合層有望緩慢移動(dòng)的導(dǎo)水的裂縫系統(tǒng)更深由于縮編效果（阿爾托等人 2011 ）。 換句話說，ONKALO 的建設(shè)可以被視為一項(xiàng)大規(guī)模實(shí)驗(yàn)，研究富含硫酸鹽的地下水與富含甲烷的地下水緩慢連續(xù)混合如何影響微生物多樣性和活動(dòng)。

初步研究微生物在斯堪的納維亞深層花崗巖含水層強(qiáng)烈建議絕大多數(shù)的這些微生物活附著在表面上，他們更具有代謝活性比是獨(dú)立的微生物（Ekendahl和Pedersen 1994年 ;佩德森和Ekendahl 1992年a ，1992年b）。 這就提出了一個(gè)抽樣的挑戰(zhàn)，因?yàn)閹r心鉆探需要收集附著的微生物（J?gevall等人。 2011 ）。 由于鉆井水污染和沖刷附著微生物的明顯風(fēng)險(xiǎn)，另一種研究方法是 使用 原位 在地下隧道中 實(shí)驗(yàn)裝置（Pedersen 2012 a）或礦山（林等人 2006年 ）。 包含巖石表面或其他固體材料的流通池 (FC) 可以安裝在與地下深層含水層接觸的位置 原位 條件，然后在地下水微生物附著和生物膜形成后取樣。

在這項(xiàng)工作中，來自 399 m 深度的富含甲烷、貧硫酸鹽含水層的深層地下水 通過 FC 中的碎石循環(huán) 70 天 在原位 壓力下 。 然后將硫酸鹽添加到循環(huán)地下水中，研究了 103 天的代謝活動(dòng)、可培養(yǎng)微生物的數(shù)量以及生物膜和地下水中的 16S rDNA 多樣性。 還研究了將來自混合層 (318 m) 的 10% 的地下水添加到不含 SRB 的富含甲烷、貧硫酸鹽的地下水中，其中含有大量不同的硫酸鹽還原細(xì)菌 (SRB)。

使用克隆和 16S rDNA Sanger 測序分析培養(yǎng)物的微生物多樣性，而使用 16S rDNA 的細(xì)菌 v4v6 區(qū)域的 454 熱標(biāo)簽測序檢查附著和未附著的微生物多樣性。 分析了 H 2 、甲烷、硫酸鹽、硫化物、亞鐵、有機(jī)酸和碳的濃度以及 pH 值和 E h 。 可培養(yǎng)的異養(yǎng)好氧菌（CHAB）、SRB、硝酸鹽還原菌（NRB）、鐵還原菌（IRB）、自養(yǎng)產(chǎn)乙酸菌（AA）、異養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌（HM）和病毒樣顆粒（VLP）的數(shù)量為以及測定細(xì)胞總數(shù) (TNC) 和未附著和附著的生物量作為 ATP 測量。

在硫酸鹽和甲烷梯度相反的情況下，地下微生物群落的多樣性受硫酸鹽控制——摘要、介紹

在硫酸鹽和甲烷梯度相反的情況下，地下微生物群落的多樣性受硫酸鹽控制——材料和方法

在硫酸鹽和甲烷梯度相反的情況下，地下微生物群落的多樣性受硫酸鹽控制——結(jié)果

在硫酸鹽和甲烷梯度相反的情況下，地下微生物群落的多樣性受硫酸鹽控制——討論、致謝！