摘要

芬蘭奧爾基洛托 (Olkiluoto) 的地下水系統在約 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 v4v6 16S rDNA 區域進行 454 熱標簽測序獲得的新序列庫數據表明，硫酸鹽還原菌 (SRB) 在混合層中占主導地位，而在深層貧硫酸鹽地下水樣品中無法檢測到 SRB。 在序列數據不可或缺的支持下，可以證明硫酸鹽是觸發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 。 下對流動池中的生物膜和浮游微生物進行的實驗 在原位 條件 證實，將硫酸鹽添加到貧硫酸鹽的地下水中會產生可培養的 SRB 和可檢測的 SRB 相關序列的生長。 還發現生物膜的 16S rDNA 多樣性在 103 d 內是保守的，并且生物膜中的微生物與流動的地下水中的微生物之間的多樣性具有很大的相似性。 這項工作表明，地下水中僅存在/不存在一種地球化學參數，即硫酸鹽，會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，深度為 420 m。 Olkiluoto 水文地球化學地下水參數的當前垂直變化包括從 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，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 隧道的建設與地下導水含水層相交； 這會導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的導水的裂縫系統更深由于縮編效果（阿爾托等人 2011 ）。 換句話說，ONKALO 的建設可以被視為一項大規模實驗，研究富含硫酸鹽的地下水與富含甲烷的地下水緩慢連續混合如何影響微生物多樣性和活動。

初步研究微生物在斯堪的納維亞深層花崗巖含水層強烈建議絕大多數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）。 這就提出了一個抽樣的挑戰，因為巖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險，另一種研究方法是 使用 原位 在地下隧道中 實驗裝置（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 70 天 在原位 壓力下 。 然后將硫酸鹽添加到循環地下水中，研究了 103 天的代謝活動、可培養微生物的數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菌 (SRB)。

使用克隆和 16S rDNA Sanger 測序分析培養物的微生物多樣性，而使用 16S rDNA 的細菌 v4v6 區域的 454 熱標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、有機酸和碳的濃度以及 pH 值和 E h 。 可培養的異養好氧菌（CHAB）、SRB、硝酸鹽還原菌（NRB）、鐵還原菌（IRB）、自養產乙酸菌（AA）、異養產甲烷菌（HM）和病毒樣顆粒（VLP）的數量為以及測定細胞總數 (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！