煤矿井下不同环境区域水体微生物群落特征及其环境响应
张海涛1
许光泉1
陈晓晴2
李旭1
李子璇1
张延喜3
张刚3
贺江辉1
1.安徽理工大学煤炭行业矿井水害探查与预警工程研究中心,安徽淮南 232001;安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 2320012.安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 2320013.淮南矿业集团谢桥煤矿,安徽阜阳 236221
摘要：为探究煤矿井下不同环境区域的微生物群落特征及其对环境因子的响应,以安徽淮南谢桥煤矿为研究对象,在涉及矿井水来源、形成和汇集全过程的8个井下区域(井筒、岩巷、煤巷、采煤工作面、采空区、水仓、砂岩水出水点和灰岩水疏放点)中采集了24份水样,进行水化学成分和微生物16S rRNA基因高通量测序检测,并利用多元统计等方法进行序列数据处理.结果表明:① 井筒水的水化学类型为Cl-Na·Ca型,砂岩水和采空区为HCO3·Cl-Na型,其余区域均为Cl-Na型.在不同环境区域水体中,Na+、Cl-、SO42-、HCO3-、NO2-、NO3-和Fe含量存在显著变化.② 井下水仓水中微生物的丰富度和多样性最高,而岩巷水中最低.24个样本共检测到55个菌门和 621 个菌属,其中 Pseudomonadota、Bacteroidota 和 Nitrospinota 为优势菌门,Hydrogeno-phaga和Pseudomonas为优势菌属.Pseudomonadota在岩巷水中丰度最高,在灰岩水中丰度最低;Bacteroidota在水仓水中丰度最高,在岩巷水中丰度最低;Nitrospinota在灰岩水中丰度最高,在岩巷水中丰度最低.Hydrogenophaga在各区域水体中的丰度均较高,Pseudomonas主要分布在岩巷水中.③该煤矿井下微生物群落结构和分布受pH影响最强,其次还与营养元素(如C、N和S)、Temp、DO、ORP、Fe、Mn和Sb等氧化还原敏感物质有关.④FAPROTAX分析显示,该煤矿井下微生物群落普遍具有化学异养和需氧化学异养的功能.不同环境区域水体中的微生物群落表现出多样的生态功能,涵盖了从基本的代谢活动(如物质循环和能量转换)到复杂的环境修复过程(如污染物降解和水质改善).这些功能不仅维持了煤矿井下水体的生态平衡,还在生态系统的调节和修复中发挥了重要作用.
关键词：煤矿井下微生物群落水化学成分环境响应生物地球化学作用
分类号：TD741(矿山安全与劳动保护)X172(环境生物学)
资助基金：国家自然科学基金(42272281)国家自然科学基金(42472309)煤炭行业矿井水害探查与预警工程研究中心开放基金课题资助项目(2023-CIERC-02)
论文发表日期：2025-02-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：18( 1276-1293 )
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