[发明专利]一种追溯人工回灌过程中含水层微生物堵塞优势菌种来源的方法

说明书

本发明公开一种追溯人工回灌过程中含水层微生物堵塞优势菌种来源的方法，包括以下步骤：将灭菌后的石英砂装填到有机玻璃柱内；分别从回灌井和河水中采集水样，并配制灭菌营养液；通过人工回灌模拟装置来模拟不同的回灌方式进行回灌；记录回灌时的出水体积和各测压管水头，进而计算饱和渗透系数，通过相对饱和渗透系数的变化反映有机玻璃柱的柱体内介质的堵塞情况；并对水样一、水样三和回灌试验后采集的砂样进行微生物学分析；通过对比不同回灌方式下含水层介质的饱和渗透系数和微生物群落特征，对堵塞过程中的优势菌进行溯源。本发明可为提高人工回灌含水层效率和防治含水层堵塞提供科学参考。

技术领域

本发明属于地下水环境保护领域，尤其涉及一种追溯地下水人工回灌过程中含水层微生物堵塞优势菌种来源的方法。

背景技术

地下水人工回灌不仅可以有效解决地下水资源过度开采引起的诸多环境问题，同时也是实现水资源的地表和地下联合调度，优化水资源配置，提高水资源综合利用率的必经之路。然而，大量工程实践表明，由于回灌水和地层水水质不匹配，引发回灌效率降低甚至回灌井严重堵塞。按照堵塞成因，可将含水层堵塞分为物理堵塞、化学堵塞和微生物堵塞。其中，微生物堵塞一旦形成，含水层渗透性很难恢复，且极易与物理、化学堵塞形成复合效应，加快含水层堵塞速率。人工回灌涉及到地表水和地下水的联合调度，而不同水源中微生物群落特征差异较大。目前，针对人工回灌过程中导致含水层堵塞的菌种来源问题的研究不够深入。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出一种追溯人工回灌过程中含水层微生物堵塞优势菌种来源的方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种追溯人工回灌过程中含水层微生物堵塞优势菌种来源的方法，其采用人工回灌模拟装置，该装置包括有机玻璃柱，有机玻璃柱的顶部进口通过进水管与进水槽连通，在进水管上设置有定水头装置，有机玻璃柱的底部出口通过出水管与出水槽连通，在有机玻璃柱的一侧上部设置有溢流口，在有机玻璃柱的另一侧上下间隔连接有测压管，在测压管的末端处设置有测压板；

该方法包括以下步骤：

(1)将灭菌后的石英砂装填到有机玻璃柱内；

(2)从回灌井中抽取两份地下水水样，一份水样用于地下水微生物测序，记为水样一，另一份水样用于回罐模拟，记为水样二；并从河水中采集两份河水水样，一份水样用于河水微生物测序，记为水样三，另一份水样用于回罐模拟，记为水样四；

(3)在实验室配制灭菌营养液；

(4)将步骤(2)中的水样二和水样四，以及步骤(3)中的灭菌营养液作为回灌液，通过人工回灌模拟装置来模拟不同的回灌方式进行回灌；

进水槽中的回灌液经定水头装置由有机玻璃柱的顶部进口进入，流经有机玻璃柱，从有机玻璃柱的底部出口排出；每隔一段时间，记录人工回灌模拟装置的出水体积和各测压管水头，进而计算饱和渗透系数，通过相对饱和渗透系数的变化反映有机玻璃柱的柱体内介质的堵塞情况；

(5)对水样一、水样三和回灌试验后采集的砂样进行微生物学分析；

(6)通过对比不同回灌方式下含水层介质的饱和渗透系数和微生物群落特征，对堵塞过程中的优势菌进行溯源。

优选的，所述有机玻璃柱高20cm，内径5cm；溢流口设置在有机玻璃柱的柱体左侧距离顶部2cm处，有机玻璃柱的柱体右侧距离顶部4、6、8、10和20cm处分别设置与测压管相连通的端口；有机玻璃柱的有效填充高度为16cm；所述定水头装置为蠕动泵。

优选的，步骤(1)中：所述石英砂的粒径为0.5mm，石英砂的灭菌过程为在120-130℃的烘箱中灭菌6-8h，石英砂作为模拟装置含水介质以等厚度湿式装填到有机玻璃柱内。