文档介绍：地下水微生物学研究进展综述论文
.freel到排泄区,溶解性无机碳浓度从不到1 mM/L 增加到超过12 mM/L。由微生物代谢作用产生的溶解性无机碳促进了含水层中碳酸盐的溶解,根据公式:CaCO3 (碳酸盐)+CO2 (微生物)→Ca2+ +2HCO-3计算得出,大约一半的溶解性无机碳来自微生物代谢作用(约6 mM),有研究表明该地区地下水补给大约需要用15万a,由此推出,微生物代谢作用产生溶解性无机碳的速率约为10-4 mM/L a。因此,尽管沿地下水流溶解性无机碳浓度增加很大,但微生物代谢速度很低(Chapelle 1990)。其主要原因是,含水层中可代谢的有机碳含量低。McMahon(1992)研究认为,Black ±%。由于低速率的微生物代谢作用,系统中可用电子受体的量(O2 Fe3+ 硫酸盐和CO2)相对有机碳来说是丰富的。
当地下水系统中可用有机碳的含量很高时,可用电子受体缺乏会限制微生物代谢作用。电子受体受限的含水层包括泥炭含水层(普遍在北半球),石油储存地,和由人类活动引起化学污染的含水层。1979年美国明尼苏达州管道爆裂泄漏大约10万加仑的原油到一个冰水沉积含水层。泄漏时,由于与大气快速交换,以及含水层天然有机碳含量低,地下水呈饱和溶解氧状态(约10 mg/L)。随着可代谢碳的突然流入,油积聚在水面,氧被迅速消耗,并形成三价铁还原条件。泄漏后5年,在油透镜体附近含水层中氢氧化铁被耗尽,甲烷生成成为一个重要作用。这个受原油泄漏污染的浅层含水层是电子受体受限含水层最好例证之一(Baedecker 1993)。
由于原油泄漏电子供体过剩,在最接近污染源的Bemidji含水层,其水化学特征主要为甲烷生成环境,其次为硫酸盐还原,铁还原,和低溶解氧环境。该含水层与Black Creek 含水层的情况完全相反,Black Creek 含水层甲烷生成的地方远离补给区。而Bemidji含水层的硫酸盐相对较少,硫酸盐还原不是主要的作用。这种氧化还原作用的次序是电子受体受限的地下水系统的特征,常见于受石油烃污染的地下水系统。
3 微生物作用改变含水层水力性质
微生物作用除影响地下水化学组分以外,也影响地下水系统的物理性质。地质学家很早就知道在非孔隙岩中,次生孔隙能提高含水层的水力性质,还可以积聚石油。人们通过大量的同位素和质量平衡研究得出,有机物的去碳酸基和其它无机作用不能解释许多系统中的次生孔隙现象(Lundergard 1986)。由于大多数含水层系统中存在大量具有活性的不同微生物种群,微生物代谢作用引起人们的关注,大量研究表明微生物作用能引起硅酸盐和碳酸盐岩中次生孔隙产生(Bent 1987,Chapelle 1988)。地下水中硫酸盐在有脱硫细菌参与和有机质存在的条件下发生还原反应而产生H2S(Na2SO4+2H2O+2C
→2NaHCO3+H2S),这个反应有溶解硫酸盐的作用,反应产生的H2S 溶于水中也具有溶解碳酸盐等矿物的能力(李义军 2002)。
微生物作用除显著改变了Black Creek 含水层水化学组分外,也改变了这个含水层的水力性质。沿水流路径的岩心资料显示了一个显著的岩性变化。在补给区,不存在次生晶粒间的方解石胶结物。在补给区和排泄区的