微生物诱导碳酸钙沉淀改性膨胀土试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀（microbial induced calcite precipitation,简称MICP）技术可能是有助于解决膨胀土胀缩行为的一种潜在方法。用细菌浓度和脲酶活性作为控制指标,研究了在不同培养条件下的巴氏芽孢杆菌的生长特性,确定了最有利于细菌生长的温度、pH和摇床震荡速率。用MICP技术对两种不同的膨胀土进行处治,通过比较处治前后土样的自由膨胀率、无荷膨胀率、黏聚力、内摩擦角以及抗剪强度等物理力学指标,验证处治效果,从微观角度解释了改性膨胀土的作用机制。结果表明：培养温度为30℃、pH为7、摇床震荡速率为200 r/min时,最适宜细菌生长。MICP处治后的膨胀土自由膨胀率和无荷膨胀率均有明显下降,黏聚力、内摩擦角以及抗剪强度均有明显增强,MICP过程中生成的碳酸钙起到了孔隙填充和土颗粒胶结作用,同时钙离子对低价阳离子的置换和碳酸钙对土颗粒的包裹效应,共同作用改善了膨胀土特性。研究可为微生物处治膨胀土技术和工程应用提供参考。     

埃迪卡拉系微生物碳酸盐岩沉积特征及其地质意义:以川中磨溪8井区灯影组四段为例*

四川盆地高石梯—磨溪地区埃迪卡拉系灯影组广泛发育一套微生物碳酸盐岩。以磨溪8井区灯影组四段(灯四段)为例,通过精细解析高频向上变浅序列的岩石学特征,发现灯四段微生物云岩及序列建造具有如下特征: (1)向上变浅序列主要由凝块石云岩、叠层石云岩和(含微生物)泥晶云岩3类构成,伴以少量微生物粘结颗粒云岩;(2)完整的典型向上变浅序列自下而上由(含微生物)泥晶云岩(A段)、平直状叠层石云岩(B段)、小型丘状叠层石云岩(C段)、分散状凝块石云岩(D段)、格架状凝块石云岩(E段)、微生物粘结颗粒云岩(F段)等6个岩性单元构成,但大量的序列由A-C-E、A-C-D、B-D、B-C-D-E等不完整的岩性单元构成,且序列顶底皆以凝块石云岩/(含微生物)泥晶云岩、叠层石云岩/(含微生物)泥晶云岩等不平整的岩性突变面或暴露面区分;(3)埃迪卡拉系微生物碳酸盐岩发育于浪基面之上至平均海平面附近的相对高能区域,且凝块石云岩较叠层石云岩形成的环境能量高。该研究结果不仅揭示出较高能的浅水环境控制了规模性微生物岩分布这一规律,而且对区域储集层预测具有指导意义,同时也因建立了有别于现代微生物的环境分布模式而具有重要的沉积学意义。     

微生物无固相钻井液体系构建及其固壁作用机理研究

钻探过程中,常遇到破碎性地层,容易发生井壁失稳而诱发井下复杂事故。增强破碎块之间的胶结力,提升井壁围岩力学强度,是解决该类地层井壁失稳的有效途径之一,微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术为实现这一途径提供了很好的借鉴。为此,通过实验研究,分析了巴氏芽孢杆菌在无固相钻井液体系中的生长情况,得到适合巴氏芽孢杆菌生长的无固相钻井液,由此构建微生物无固相钻井液体系。利用岩心浸泡实验和扫描电镜(SEM)分析方法,探讨了微生物无固相钻井液体系的固壁效果及其作用机理。结果表明：巴氏芽孢杆菌在由植物胶、聚丙烯酰胺(PAM)、羧甲基纤维素钠(CMC)组成且含有培养基的无固相钻井液中的生长情况最好,经过24 h的生长,600 nm波长处的吸光值(OD600)达到1.54。故确定微生物无固相钻井液体系的配方为：0.1%植物胶+0.1%PAM+0.1%CMC+巴氏芽孢杆菌(OD600=0.8)+0.25%氯化钠+1%尿素+0.75%酪蛋白胨+0.25%大豆蛋白胨。在微生物无固相钻井液体系中添加钙源,可以获得更好的固壁效果,固结后试样的抗压强度达到0.183 MPa。该体系的固壁机理是微生物在松散颗粒间诱导生成...     

洞穴溶解有机质组分和循环过程的季节变化特征

溶解有机质（DOM）是岩溶碳汇的关键部分和重要的碳源,但是对于DOM在岩溶含水层中的性质和代谢过程的研究仍然有限。本研究以重庆雪玉洞地下河为例,对洞穴有机碳的来源、组成以及微生物作用对季节补给源变化的响应进行探讨,为进一步了解微生物介导的有机碳转化过程提供研究基础。运用三维荧光EEM研究水体有色溶解有机质（CDOM）的性质和组分并反演地下河水中有机质的来源和组成,结合地下河水水化学特征和16S rDNA细菌群落及功能多样性的季节变化特征,以了解季节性补给源的变化对洞穴地下水DOM输入和性质的影响。结果发现,雪玉洞地下河水以微生物内源有机质为主（61%～77%）,降雨是引起岩溶给地下河水中CDOM光谱特征变化的最重要因素,雨季外源有机质输入增加,地下河水中外源有机碳组分含量和芳香性、腐殖酸类物质增加,细菌群落多样性和代谢功能基因随之变化,洞穴中向外输出的外源有机碳增加;旱季地下河水滞留时间和蒸发作用增强,因而微生物对有机质的代谢降解过程更加充分,向洞外输出的有机碳以内源为主。本研究有助于增加对岩溶洞穴地下水系统中微生物对有机碳转化过程的理解。     

大兴安岭多年冻土区不同林型土壤微生物群落特征

高纬度多年冻土区是全球变化的敏感区域,揭示不同林型土壤微生物群落的演变规律,对于理解气候变化对寒区生态系统的影响机制具有重要意义。以大兴安岭多年冻土区3种典型林型（落叶松林、樟子松林和白桦林）为研究对象,运用磷脂脂肪酸法（PLFA）系统研究土壤微生物群落结构间差异及与土壤因子的关系。结果表明：不同林型土壤中共检测到38种PLFA生物标记,含量较高的PLFA为16∶0、18∶0、19∶0和18∶2ω6c;各类群微生物中,细菌PLFA含量最高,占总磷脂脂肪酸的83.78%~90.55%,其次为真菌,放线菌最低;白桦林土壤总磷脂脂肪酸、革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、真菌和放线菌的含量最高分别为22.03、5.13、4.90、1.88和0.77 nmol·g^-1,而樟子松林最低分别为14.25、2.75、2.75、1.34和0.51 nmol·g^-1。Shannon-Wiener多样性指数主要表现为白桦林 > 落叶松林 > 樟子松林。冗余分析结果为：土壤含水量、全氮、总有机碳与总磷脂脂肪酸、细菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌呈显著正相关（P<0.05）;铵态氮、硝态氮、全磷与真菌和放线菌呈显著正相关（P<0.05）。大兴安岭多年冻土区不同林型间土壤微生物群落特征存在显著差异,土壤含水量、全氮和总有机碳是影响多年冻土微生物群落结构的主要因素。     

高寒草甸土壤微生物功能多样性对积雪变化的响应

积雪是高寒地区不可忽视的生态因子,不仅直接影响土壤温度、水分,而且间接影响土壤微生物群落组成和多样性。为研究高寒草甸生态系统中土壤微生物对积雪变化的响应,于2013年11月至2014年7月在青藏高原东缘红原县高寒草甸,通过人工堆积的方法建立4个不同积雪梯度,以自然积雪量为对照（CK）,2倍于自然积雪量（S1）、3倍于自然积雪量（S2）、4倍于自然积雪量（S3）。运用Biolog-Eco板法研究不同积雪梯度下土壤微生物功能多样性,并测定积雪变化对土壤温度和土壤养分的影响。结果表明：积雪期内,0~10 cm土层土壤温度随着积雪量的增加而降低,而10~20 cm土层随积雪量增加先降低后升高。增加积雪量处理后0~10 cm土层全磷（TP）、有机碳（SOC）显著增加（P<0.05）;而10~20 cm土层仅S3下全氮（TN）、TP、SOC增加。每孔平均变化率值（Average well color development,AWCD）在0~10 cm土层表现为CK > S2 > S1 > S3,而10~20 cm表现为S2 > S1 > CK > S3。在0~10 cm土层,S3处理显著降低了土壤微生物多样性McIntosh指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数（P<0.05）; 10~20 cm土层,S1和S2处理下多样性指数显著增加（P<0.05）。主成分分析显示：氨基酸类和酚酸类是微生物利用的主要碳源类型。相关性分析表明：多样性指数与TP、SOC、碳氮比（C/N）显著负相关（P<0.05）,氨基酸类碳源与TP、C/N显著负相关（P<0.05）。因此,冬季积雪一定程度上影响着土壤温度和土壤养分,进而影响高寒草甸土壤微生物群落功能多样性。     

微生物碳酸盐岩孔隙研究进展

微生物碳酸盐岩不仅是研究古环境、古气候和地质历史事件的重要沉积记录,也是油气资源重要的储层类型之一。不同微生物群落的生理活动特性影响了原生孔隙的形成及保存,微生物沉积形成的不同尺度的沉积组构影响了孔隙的孔径大小及空间分布。微生物碳酸盐岩微相及共生岩性的微相组合型式对孔隙有效性及规模有重要影响,所处沉积地貌及相带使得微生物碳酸盐岩受海水-大气水成岩环境的胶结-溶蚀作用次序及程度不同,导致孔隙的非均质性。微生物相关的白云石化、胶结及岩溶等不同成岩作用,因其所处成岩阶段不同,而分别可能起到形成原生孔隙、保护残余孔隙及形成次生孔隙等不同效果,因而对孔隙形成及保存具有积极意义。微生物碳酸盐岩孔隙具有从纳米-亚微米级微孔隙到厘米甚至米级宏观孔隙等多个尺度,且与多尺度沉积结构构造有一定的耦合关系。因此,需要合理配置不同尺度样品的空间分布,运用多种方法技术表征不同尺度的孔隙,并增强各类数据的融合。此外,加强地质学科与地球物理学科的结合,是推动微生物碳酸盐岩油气储集层地质研究和勘探开发工作的重要途径。     

水景观“铲绿”太荒唐

<正>某城市拦河造湖上百公顷,使城市增添了几分灵气。可多年来,该城市一直沿习着"铲绿"的习惯,即:组织人员定期清除湖内的杂木、灌丛、水草,理由是为了湖水的清洁和湖区卫生。据了解,城市水景观"铲绿"的现象并非个案,有"铲绿"习惯的城市,水景观大都长年不见绿色,致使与绿色相依存的物种不能存活,水元素成为水景观的唯一。绿色对水景观来说,真的可有可无?答案是否定的。从生态学的角度讲,任何生态     

基于不同温湿条件的福州市人体舒适度变化研究

利用福州市1961—2012年逐日气象资料,采用炎热指数计算各月人体舒适度,结果表明:①基于日平均气温下的舒适度指数可以反映除夏季外的其他季节的人体感觉,而夏季以最高气温计算的舒适度指数更能反映人们的实际感受;②福州市各月出现频率最多的舒适度等级分别为1—2月冷,3、11、12月稍冷,4—6、9月舒适、7—8月稍热,10月较舒适,其中5月是最舒适的月份,月内88.8%的天数舒适,1月份最冷,50.4%的天数为冷, 7月最热,53.8%天数为稍热,37.2%天数为热;③50多年来年舒适度指数有明显的增大趋势,但总体为舒适等级。夏季舒适度指数增加的趋势虽然不很显著,但几个大值年份均出现在20世纪90年代末期以后。冬季舒适度指数增加趋势较显著,尤其是 20世纪80年代后期以后,表明冬季舒适程度增加。     

东海表层沉积物中氨氧化微生物群落的空间分布和季节性变化

Ammonia oxidation plays a significant role in the nitrogen cycle in marine sediments. Seasonal and spatial distribution of ammonia-oxidizing archaea(AOA) and betaproteobacteria(β-AOB) in surface sediments from the East China Sea(ECS) were investigated using ammonia monooxygenase α subunit(amo A) gene. In order to characterize the community of AOA and β-AOB, real-time quantitative polymerase chain reaction(q PCR) was carried out in this study, along with environmental parameters. The abundance of β-AOB amo A gene(2.17×106–4.54×107 copy numbers per gram wet weight sediment) was always greater than that of AOA amo A gene(2.18×105–9.89×106 copy numbers per gram wet weight sediment) in all sampling stations. The q PCR results were correlated with environmental parameters. AOA amo A gene copy numbers in April were positively related to temperature and nitrite concentration(p0.05). β-AOB amo A gene copy numbers in August correlated negatively with salinity(p0.01), and correlated positively with ammonium concentration(p0.05). With the increase of salinity, the amo A gene copy ratio of AOB to AOA had a tendency to decrease, which suggested β-AOB dominated in the area of high level ammonium and AOA preferred high salinity area.