[发明专利]一种水体径流连通性的探测方法

说明书

本发明公开了一种水体径流连通性的探测方法，其包括如下步骤：S1、采取水质样品；S2、对所有水质样品中的微生物进行宏基因组测序并进行序列拼接，获取优质序列；S3、对优质序列进行聚类，形成若干分类单元，并获取每一分类单元中微生物的分类学信息；以及S4、根据各采样点的微生物的分类学信息以及水质检测结果对所有采样点进行聚类分析，判断水体径流的连通性。本发明以微生物作为示踪剂，无需添加额外实际，可以就地取材，环保经济且无毒无害，打破了示踪剂选择的瓶颈；且后续示踪剂的检测和分析都可以采用现在较为成熟的生物信息学技术及聚类分析技术实现，易操作、成本低廉，可极大简化实验流程，同时保证实验结果的准确性。

技术领域

本发明涉及地质勘测技术领域，具体涉及一种水体径流连通性的探测方法。

背景技术

传统的探测地下水的连通性的方法多采用理化实验的方式来进行，即在某一水源点(水井或水文孔)投放颗粒或试剂(示踪剂)，若一段时间以后在其他的水源点采集到了相同的颗粒或试剂，即可认为这两个试验点地下径流相互连通。该方法得到的实验结果非常精确，因而得到了极为广泛的应用。

人工示踪则主要分为物理方法连通示踪及化学方法连通示踪。其中，物理方法连通示踪主要通过水声法示踪，水文地质炸弹、颗粒连通示踪等方法进行研究。化学方法连通示踪则主要通过使用人工放射性同位素、易溶于水的化学试剂如盐类离子化合物、化学试剂染色功能的染料如普通色素和荧光色素等，也有取样直接化验检测试剂的浓度的离子或者分子示踪剂。

然而这类示踪方法也存在诸多问题，比如颗粒示踪剂容易卡住、在接收点不易捕获；石松粉示踪剂需要用重液进行分离，而长期便用镉重液，还易造成人体骨骼变形，关节疼痛及头晕目眩等；人工放射性同位素虽然精度高，但会污染周围水体环境；而盐类离子化合物的投放不仅非常浪费而且可能会对实行结果带来误判，只能适用于数十到一两百米的小范围连通试验。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供了一种水体径流连通性的探测方法，其以微生物作为示踪剂，无需添加额外实际，可以就地取材，环保经济且无毒无害，打破了示踪剂选择的瓶颈；且后续示踪剂的检测和分析都可以采用现在较为成熟的生物信息学技术及聚类分析技术实现，易操作、成本低廉，可极大简化实验流程，同时保证实验结果的准确性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

提供了一种水体径流连通性的探测方法，其包括如下步骤：

S1、确定若干采样点，并从每一所述采样点中采取对应的水质样品；

S2、对所有水质样品中的微生物进行宏基因组测序并进行序列拼接，获取每一水质样品微生物序列拼接结果中的优质序列；

S3、对所有优质序列进行聚类，形成若干分类单元，且同一分类单元中微生物的优质序列相似度≥97％，并获取每一分类单元中微生物的分类学信息；

以及S4、根据各采样点的微生物的分类学信息以及水质检测结果对所有采样点进行聚类分析，且根据聚类分析结果判断水体径流的连通性。

优选的，所述步骤S2包括：

S21、对所有水质样品中的微生物进行MiSeq宏基因组测序，测序得到的原始数据以双端FASTQ格式保存，且同时对每一采样点的水质进行检测，检测指标包括：Zn、Cd、Pb、SO42-、NO2-、pH中的一项或几项；

S22、采用滑动窗口法对以双端FASTQ格式保存的原始数据进行质量过滤，并对通过质量过滤的序列进行拼接，要求read1和read2的overlap值≥10bp，且不允许碱基错配，由此完成每一水质样品微生物测序结果的序列拼接；

S23、针对每一水质样品的微生物基因序列拼接结果，根据用于区分样品的碱基序列索引进行匹配，从每一水质样品的微生物基因序列拼接结果中挑选出与所述碱基序列索引完全匹配的有效序列；