高宗軍，徐海龍，夏 璐

(山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，淡水資源利用范圍及規(guī)模逐年擴(kuò)大，消耗量日益增加，地下水水位衰減、地面沉降等很多環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題[1-3]相繼出現(xiàn)，生態(tài)資源的可持續(xù)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重威脅，合理開(kāi)發(fā)利用水資源勢(shì)在必行。實(shí)施人工回灌地下水是解決這些問(wèn)題的有效措施之一[4-7]。

人工回灌是將回灌水經(jīng)相應(yīng)處理后重新回注到含水層，促進(jìn)地下水的良性循環(huán)。然而，大量工程實(shí)踐表明[4-7]，回灌過(guò)程中極易發(fā)生含水層堵塞，嚴(yán)重影響回灌工程的順利實(shí)施，甚至迫使回灌井報(bào)廢。因此，深入開(kāi)展地下水回灌堵塞研究，對(duì)延長(zhǎng)回灌井使用壽命、科學(xué)可持續(xù)的開(kāi)發(fā)利用水資源具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。人工回灌過(guò)程中含水層堵塞可分為物理、化學(xué)和微生物堵塞3種。國(guó)外相關(guān)研究者Dillon等[7]對(duì)40例回灌井調(diào)查統(tǒng)計(jì)，其80%回灌井發(fā)生堵塞，物理堵塞占70%，化學(xué)堵塞占10%，生物堵塞占15%。物理堵塞中最典型的是懸浮物堵塞，在慣性和水力作用下懸浮物被沉淀和截留在表層含水介質(zhì)中，滲流阻力增大，回灌率降低；硅酸鹽垢、碳酸鹽垢在化學(xué)堵塞現(xiàn)象中普遍存在。Rosnes等[8]將美國(guó)NorthSea地?zé)峄毓喙こ痰氖w于硫酸鹽還原菌的生長(zhǎng)及其胞外聚合物(Extracellular polymeric substances，EPS)的積累。Ripley等[6]研究認(rèn)為，回灌系統(tǒng)的生物堵塞主要發(fā)生在含水介質(zhì)表層，具體入滲范圍受含水介質(zhì)自身巖性特征、生物菌群、回灌水質(zhì)、外界環(huán)境等因素不盡相同，介質(zhì)滲透性初始迅速降低，隨后緩慢下降。Albrechtsen等[9]認(rèn)為，細(xì)菌是生物堵塞發(fā)生的主要原因，堵塞發(fā)生在微生物自身生命體及代謝產(chǎn)物形成的生物膜，附著和堆積在含水介質(zhì)上。姜桂華等[10]發(fā)現(xiàn)，回灌前期主要是由于生物膜的產(chǎn)生促使含水介質(zhì)滲透性降低；回灌后期主要是微生物產(chǎn)氣造成的生物堵塞。夏璐等[11]在微生物堵塞過(guò)程及機(jī)理研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)含水介質(zhì)呈現(xiàn)非均質(zhì)性，滲流距離越長(zhǎng)生物堵塞程度越低。路瑩等[12]建立了生物生長(zhǎng)量模型與含水介質(zhì)滲透性變化的定量關(guān)系，可以對(duì)生物堵塞進(jìn)行預(yù)測(cè)。常見(jiàn)回灌水源中的微生物(主要為細(xì)菌)通常具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)力，在回灌過(guò)程中菌體自身及其代謝產(chǎn)物附著、堆積于含水介質(zhì)表面及孔喉處，降低介質(zhì)有效孔隙度，進(jìn)而引起含水層堵塞[13]。微生物堵塞作為地下水回灌中重要的堵塞類(lèi)型之一，研究含水層微生物堵塞現(xiàn)象及機(jī)理，解決生物堵塞問(wèn)題是值得深入探討的科學(xué)問(wèn)題。

傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)技術(shù)對(duì)模擬微生物生存的空間環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)條件存在不足，且大量微生物具有不可培養(yǎng)性，該技術(shù)在地下水微生物研究方面受到局限[14]?，F(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的誕生推動(dòng)了環(huán)境微生物領(lǐng)域的發(fā)展，該技術(shù)不依賴傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)方法，可以從分子水平上揭示種群的群落特征信息。高通量測(cè)序技術(shù)(high-through put sequencing technology)是目前應(yīng)用廣泛、提供較全面種群生物學(xué)信息的現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，主要包括擴(kuò)增子、宏基因組、宏病毒組、宏轉(zhuǎn)錄組等測(cè)序研究[15]。目前，高通量測(cè)序技術(shù)在地下水污染調(diào)查和預(yù)測(cè)方面得到廣泛應(yīng)用，但用于探究回灌堵塞過(guò)程中造成堵塞的微生物菌群組成結(jié)構(gòu)的研究較少。相關(guān)研究如崔丙健等[16]基于高通量測(cè)序技術(shù)并結(jié)合定量PCR方法探討再生水灌溉辣椒果實(shí)與根際細(xì)菌群落組成和病原菌分布豐度特征。Kavitha等[17]運(yùn)用高通量測(cè)序技術(shù)發(fā)現(xiàn)Brevundimouas菌屬在硝酸鹽還原過(guò)程中起重要作用，為地下水中硝酸鹽污染提供指示作用。高遠(yuǎn)等[18]采用高通量測(cè)序技術(shù)發(fā)現(xiàn)再生水回灌后的土壤細(xì)菌群落多樣性降低，細(xì)菌數(shù)量和種群結(jié)構(gòu)變化較大，但回灌過(guò)程中，是哪些微生物的繁殖造成了含水層的堵塞，其組成與結(jié)構(gòu)如何，需要進(jìn)一步研究。

為此，本研究選取山東省青島市大沽河流域下游地下水為研究對(duì)象，采用室內(nèi)一維回灌試驗(yàn)，進(jìn)行地下水回灌過(guò)程中微生物堵塞試驗(yàn)?；?6 SrRNA的高通量測(cè)序技術(shù)，深入分析微生物群落多樣性和結(jié)構(gòu)特征，從分子水平上揭示含水層回灌堵塞過(guò)程中微生物群落特征及其演替規(guī)律，以期為淺層含水層回灌生物堵塞的防治提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置與材料

采用一維柱試驗(yàn)裝置(圖1)，包括滲流柱、供水箱、出水箱、定水頭裝置和測(cè)壓板5部分。滲流柱由2 mm有機(jī)玻璃制成，高37 cm，內(nèi)徑6 cm，有效填充高度為18 cm。柱體底部設(shè)置布水區(qū)，以便均勻出水，布水板與砂樣之間鋪設(shè)細(xì)紗布，防止砂樣流出堵塞布水板。滲流柱側(cè)壁設(shè)置5個(gè)測(cè)壓管，分別距離頂部溢流口10，12，14，16，26 cm，與測(cè)壓板相連。測(cè)壓管與柱體連接處鋪設(shè)細(xì)紗布，防止柱內(nèi)砂樣流失堵塞測(cè)壓管。

圖1 回灌試驗(yàn)裝置示意圖

天然含水介質(zhì)存在較大非均質(zhì)性，但局部為均質(zhì)介質(zhì)層[13]，本項(xiàng)研究不探討非均質(zhì)因素，同時(shí)為排除含水介質(zhì)化學(xué)組分引起的化學(xué)堵塞，采用100目石英砂(SiO2含量在99%以上)作為供試含水介質(zhì)砂樣。

接種液選用青島大沽河流域下游的周臣屯水塔處地下水井水源。

滲流試驗(yàn)回灌水在實(shí)驗(yàn)室配制，依據(jù)地下水營(yíng)養(yǎng)鹽濃度配制，回灌水包括兩部分：水源為蒸餾水；營(yíng)養(yǎng)鹽為葡萄糖、氯化銨、磷酸氫二鉀，見(jiàn)表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)地下水及回灌水營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)運(yùn)行

滲透系數(shù)(K)是含水介質(zhì)滲透性能的直觀表現(xiàn)，以達(dá)西定律為理論依據(jù)，計(jì)算含水介質(zhì)絕對(duì)滲透系數(shù)：

(1)

式中：Q——出水流量/(mL·s-1)；

L——任意兩測(cè)壓管高差/cm；

ΔH——對(duì)應(yīng)滲流途徑的水頭損失/cm；

A——過(guò)水?dāng)嗝?cm2。

根據(jù)實(shí)測(cè)的各層絕對(duì)滲透系數(shù)與初始滲透系數(shù)計(jì)算相對(duì)滲透系數(shù)(K′s)：

(2)

式中：K0——初始滲透系數(shù)/(cm·s-1)；

Ks——任意時(shí)刻滲透系數(shù)/(cm·s-1)。

相對(duì)滲透系數(shù)值越小表明堵塞程度越低，相對(duì)滲透系數(shù)值越大表明堵塞程度越高。

1.2.2營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)測(cè)定

1.2.3胞外聚合物(EPS)測(cè)定

本試驗(yàn)采用甲醛-氫氧化鈉法進(jìn)行砂樣中細(xì)菌代謝產(chǎn)物EPS提取。EPS的化學(xué)成分復(fù)雜，包括磷脂、核酸、多糖、蛋白質(zhì)、腐殖質(zhì)、糖醛酸以及無(wú)機(jī)成分，其中多糖、蛋白質(zhì)為EPS主要成分，占總量的70%～80%[19]。本次試驗(yàn)EPS總量定義為多糖和蛋白質(zhì)總和。多糖含量測(cè)定使用苯酚-硫酸法[20]，以50 mg/L葡萄糖作為標(biāo)準(zhǔn)液；蛋白質(zhì)測(cè)定使用考馬斯亮藍(lán)法[21]，以50 mg/L牛血清白蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)液。

1.2.4MiSeq高通量測(cè)序

相對(duì)滲透系數(shù)為1和0.01的介質(zhì)砂樣進(jìn)行高通量測(cè)序。依次進(jìn)行DNA抽提、PCR擴(kuò)增、熒光定量、MiSeq高通量測(cè)序等分析。

根據(jù)MP的FastDNA SPINTM kit for soil試劑盒進(jìn)行DNA抽提，DNA濃度和純度利用NanoDrop2000進(jìn)行檢測(cè)，利用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA提取質(zhì)量。

采用帶有barcode的特異性引物(338F/806R：5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′和5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)對(duì)細(xì)菌16SrRNAV3-V4區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增[14]。PCR擴(kuò)增條件：變性(95 ℃，3 min)，擴(kuò)增循環(huán)(變性95 ℃，30 s；退火53 ℃，30 s；延伸72 ℃，45 s)，延伸(72 ℃，10 min)；PCR反應(yīng)體系：5×FastPfu緩沖液(FastPfu Buffer)4 μL，2.5 mmol/LdNTP混合物2 μL，正向引物(Forward Primer)5 μmol/L 0.8 μL，反向引物(Reverse Primer)5 μmol/L 0.8 μL，F(xiàn)astPfu聚合酶(FastPfu Polymerase)0.4 μL，牛血清白蛋白(BSA)0.2 μL，雙蒸餾水(ddH2O)11.8 μL。

參照初步定量結(jié)果，將PCR產(chǎn)物用QuantiFluorTM-ST(Promega，USA)進(jìn)行檢測(cè)定量。

測(cè)序工作由上海美吉生物公司利用IlluminaMiSeq測(cè)序儀的MiseqPE300平臺(tái)完成測(cè)序。

2 結(jié)果與討論

2.1 含水介質(zhì)相對(duì)滲透系數(shù)變化特征

歷時(shí)85 h的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室模擬回灌，分別計(jì)算含水介質(zhì)整體(0～16 cm)、表層(0～2 cm)、中上層(2～4 cm)、中下層(4～6 cm)和底層(6～16 cm)介質(zhì)的相對(duì)滲透系數(shù)(K′s)，分析滲流柱堵塞的時(shí)空變化規(guī)律。

如圖2所示，含水介質(zhì)整體(0～16 cm)滲透系數(shù)呈下降趨勢(shì)，試驗(yàn)結(jié)束后，絕對(duì)滲透系數(shù)降至初始值的0.05，降幅95%，說(shuō)明回灌過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象。與此同時(shí)不同層位的滲透系數(shù)也存在不同程度的降低。其中，表層(0～2 cm)含水介質(zhì)堵塞最為嚴(yán)重，K′s降至0.01，降幅為99%；中上層(2～4 cm)介質(zhì)K′s降至0.89，降幅為11%；中下層(4～6 cm)介質(zhì)K′s降至0.94，降幅為6%；底層(6～16 cm)K′s降至0.80，降幅為20%。由此可知，回灌過(guò)程中，含水介質(zhì)滲透性呈非線性下降趨勢(shì)，含水介質(zhì)表層堵塞最為嚴(yán)重，該現(xiàn)象與夏璐等[11]人研究結(jié)果一致，說(shuō)明含水介質(zhì)滲透性降低主要原因?yàn)榘l(fā)生表層介質(zhì)堵塞。本試驗(yàn)采用蒸餾水配制營(yíng)養(yǎng)鹽，沒(méi)有添加懸浮顆粒物質(zhì)，以石英砂減弱水巖作用等化學(xué)反應(yīng)，消除了物理及化學(xué)堵塞發(fā)生因素，滲透性能降低的原因應(yīng)當(dāng)為發(fā)生生物堵塞。張曉婉等[5]在人工回灌微生物堵塞過(guò)程中發(fā)現(xiàn)細(xì)菌數(shù)量的增加會(huì)降低介質(zhì)的滲透性能；Knowles等[22]提出生物膜的產(chǎn)生會(huì)加速介質(zhì)堵塞的發(fā)生；Thullner等[23]研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌代謝分泌產(chǎn)生胞外聚合物是致使?jié)B透性降低的主要原因。通過(guò)以上相關(guān)研究可知，本試驗(yàn)生物堵塞發(fā)生原因?yàn)楦街诮橘|(zhì)表層的微生物數(shù)量、體積、質(zhì)量的增加，代謝產(chǎn)物的分泌，生物膜的形成及增厚等。

在時(shí)間上，含水介質(zhì)表層(0～2 cm)及介質(zhì)整體滲透性依次經(jīng)歷穩(wěn)定波動(dòng)—快速下降—緩慢下降—趨于穩(wěn)定4個(gè)階段；中上層(2～4 cm)、中下層(4～6 cm)和底層(6～16 cm)滲透性呈現(xiàn)穩(wěn)定波動(dòng)，小幅度下降直至趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。以滲透性能降低的主要發(fā)生段表層(0～2 cm)介質(zhì)為例，初始穩(wěn)定波動(dòng)期(0～7 h)含水介質(zhì)K′s降至0.94，降幅為6%；快速下降期(7～12.5 h)介質(zhì)K′s降至0.23，降幅為71%；緩慢下降期(12.5～35 h)介質(zhì)K′s降至0.03，降幅為20%；趨于穩(wěn)定期(35～85 h)介質(zhì)K′s降至0.01，降幅為2%。研究表明，生物堵塞在回灌后幾天開(kāi)始出現(xiàn)，滲透性在開(kāi)始的10天內(nèi)下降最為迅速，其后下降緩慢[6]，與本試驗(yàn)滲透性衰減趨勢(shì)相符。黃修東等[24]研究發(fā)現(xiàn)含水介質(zhì)粒徑越小越易堵塞。因本試驗(yàn)采用100目石英砂，較容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，促使堵塞周期縮短，含水介質(zhì)滲透性在24 h內(nèi)快速降低。

圖2 相對(duì)滲透系數(shù)時(shí)空變化圖

2.2 營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)分析

圖3 飽水區(qū)和出水區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽隨含水介質(zhì)堵塞程度變化趨勢(shì)圖

2.3 胞外聚合物

胞外聚合物EPS是微生物在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的黏附在細(xì)胞壁外對(duì)外界不良環(huán)境具有抵抗力，且在饑餓環(huán)境下可以為自身供給能源和碳源的一種有機(jī)高分子聚合物[19]。

圖4為相對(duì)滲透系數(shù)為1(接種柱)，0.85，0.65，0.35，0.15，0.01時(shí)含水介質(zhì)表層砂樣EPS含量變化趨勢(shì)圖。由圖可知，6個(gè)樣本中多糖含量均高于蛋白質(zhì)含量；K′s降至0.15時(shí)，EPS含量降低，且多糖減少量高于蛋白質(zhì)減少量。回灌開(kāi)始營(yíng)養(yǎng)源增多，微生物進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段后代謝產(chǎn)物增多EPS升高；回灌后期因生物量增多，營(yíng)養(yǎng)物相對(duì)缺乏，細(xì)菌進(jìn)入衰減期內(nèi)源呼吸階段致使EPS降解消耗，其EPS中的多糖作為主要碳源被生物自身消耗利用；回灌末期，部分細(xì)菌自溶死亡，胞內(nèi)聚合物溶出變成胞外聚合物導(dǎo)致EPS升高。

圖4 EPS含量隨含水介質(zhì)堵塞程度變化趨勢(shì)圖

2.4 MiSeq高通量測(cè)序結(jié)果分析

2.4.1測(cè)序結(jié)果及Alpha多樣性分析

回灌始、末(含水介質(zhì)K′s=1和K′s=0.01)兩樣本共得有效序列82 467條，平均長(zhǎng)度417.41 bp；測(cè)序深度均一化，按最小樣本序列數(shù)抽平，每樣本有效序列均32 044條；采用RDPclassifier貝葉斯算法對(duì)97%相似水平的OTU代表序列聚類(lèi)分析[25]，共得1 404個(gè)OTUs，豐度最高的OTU占總序列的7.25%。

Alpha多樣性指數(shù)可反映地下水環(huán)境中微生物群落豐度和多樣性，包括反映群落豐富度(Richness)的Chao、Sobs、Ace指數(shù)；多樣性(Diversity)的Shannon、Simpson指數(shù)；均勻度(Evenness)的Shannoneven、Simpsoneven指數(shù)和覆蓋度Coverage指數(shù)。由表2可知，本次測(cè)序樣本的覆蓋度Coverage指數(shù)均在0.99以上，說(shuō)明測(cè)序結(jié)果能較好地反映樣本的真實(shí)情況。Richness指數(shù)值越高，群落豐度越高。Diversity指數(shù)體現(xiàn)細(xì)菌群落多樣性水平，Shannon值越大，群落多樣性越高；Simpson值越小，群落多樣性越高[13]。隨著回灌進(jìn)行，含水介質(zhì)細(xì)菌的群落豐富度、多樣性及均勻度均呈現(xiàn)降低現(xiàn)象。這可能是在回灌過(guò)程中，回灌水的注入擾亂了原本含水介質(zhì)環(huán)境，致使一些自身敏感性較強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性較差的微生物衰亡。

表2 Alpha多樣性指數(shù)表

2.4.2物種組成與豐度分析

圖5為K′s=1和0.01時(shí)兩樣本中微生物在門(mén)、屬水平上的群落組成及相對(duì)豐度圖。樣本共包括26個(gè)細(xì)菌門(mén)類(lèi)，65個(gè)菌綱類(lèi)，162個(gè)菌目類(lèi)，258個(gè)菌科類(lèi)，425個(gè)菌屬類(lèi)，767個(gè)菌種類(lèi)，相對(duì)豐度小于0.01合并為其他(Others)。

在門(mén)分類(lèi)水平上，兩樣本均以變形菌門(mén)(Proteobacteria)為優(yōu)勢(shì)菌門(mén)。圖5(a)顯示，回灌結(jié)束后(K′s=0.01)變性菌門(mén)(Proteobacteria)，浮霉菌門(mén)(Planctomycetes)，藍(lán)細(xì)菌門(mén)(Cyanobacteria)，擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes)，衣原體(Chlamydiae)豐度增加；放線菌門(mén)(Actinobacteria)，酸桿菌門(mén)(Acidobacteria)，疣微菌門(mén)(Verrucomicrobia)，厚壁菌門(mén)(Firmicutes)豐度降低；芽單胞菌門(mén)(Gemmatimonadetes)、己科河菌門(mén)(Rokubacteria)、綠彎菌門(mén)(Chloroflexi)基本消失。研究發(fā)現(xiàn)，變形菌門(mén)在好氧和厭氧環(huán)境下均可存活，且在碳、氮、磷循環(huán)中起重要作用[26]；浮霉菌門(mén)有專(zhuān)性厭氧菌和專(zhuān)性好氧菌[27]，隨著回灌進(jìn)行，含水介質(zhì)表層生物膜厚度增加，介質(zhì)表層處于缺氧狀態(tài)，利于厭氧菌存活；藍(lán)細(xì)菌門(mén)屬厭氧菌易于培養(yǎng)，具有較高耐受性和生長(zhǎng)率[28]，比其他菌種更具競(jìng)爭(zhēng)力；放線菌門(mén)[29]需氧代謝，菌體的發(fā)育和擴(kuò)張?jiān)谌毖鯛顟B(tài)受抑制；異養(yǎng)菌所屬的綠彎菌門(mén)在與其他菌體競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程中處于劣勢(shì)。

在屬分類(lèi)水平上，回灌始末砂樣表層細(xì)菌菌屬存在較大差異。圖5(b)顯示，回灌末期，酸桿菌門(mén)下的RB41，norank_o_Subgroup_7，norank_c_Subgroup_6，疣微菌門(mén)下的Candidatus_Udaeobacter，放線菌門(mén)下的unclassified_f_Micromonosporaceae，norank_f_67-14，紅色桿菌屬(Rubrobacter)，norank_o_Gaiellales，norank_o_IMCC26256，Gaiella，芽單胞菌門(mén)下的norank_f_Gemmatimonadaceae，厚壁菌門(mén)下的微小桿菌屬(Exiguobacterium)，綠彎菌門(mén)下的norank_c_KD4-96等菌屬相對(duì)豐度均降至0.001%以下。紅色桿菌屬(Rubrobacter)，Gaiella，Dongia均屬于專(zhuān)性好氧菌屬。變形菌門(mén)下的慢生根瘤菌屬(Bradyrhizobium)，norank_f_Diplorickettsiaceae，軍團(tuán)菌屬(Legionella)，Reyranella，食酸菌屬(Acidovorax)，Sphingobium，Candidatus_Ovatusbacter，浮霉菌門(mén)下的Singulisphaera，藍(lán)細(xì)菌門(mén)下的norank_o_Chloroplast以及擬桿菌門(mén)下的鞘脂菌屬Ferruginibacter等菌屬豐度均增加，增長(zhǎng)幅度達(dá)90%以上。慢生根瘤菌屬(Bradyrhizobium)能夠利用糖類(lèi)和有機(jī)酸[30]。侯志偉等[31]人用可降解聚合物聚已內(nèi)脂(PCL)和聚羥基丁酸戊酸酯(PHBV)為有機(jī)碳源進(jìn)行反硝化處理脫氮研究中發(fā)現(xiàn)食酸菌屬為生物膜中優(yōu)勢(shì)菌屬，可降解BDP及進(jìn)行反硝化作用。根據(jù)WHO《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》軍團(tuán)菌屬(Legionella)被劃定為致病性潛在人類(lèi)病菌[32]。

圖5 樣本在門(mén)分類(lèi)和屬分類(lèi)水平上物種組成及豐度圖

3 結(jié)論

(1)地下水回灌過(guò)程中，含水介質(zhì)滲透性呈現(xiàn)明顯的非線性降低趨勢(shì)，除了物理及化學(xué)堵塞以外，可發(fā)生嚴(yán)重的微生物堵塞。空間上，滲流路徑增加堵塞減緩，微生物堵塞主要發(fā)生于含水介質(zhì)表層。時(shí)間上，各層介質(zhì)滲透性依次經(jīng)歷穩(wěn)定波動(dòng)—快速下降—緩慢下降—趨于穩(wěn)定四個(gè)階段。

(3)隨回灌進(jìn)行，EPS含量增多，其中多糖含量高于蛋白質(zhì)含量；K′s=0.15時(shí)微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸階段，EPS含量降低，且多糖減少量高于蛋白質(zhì)減少量。

(4)含水介質(zhì)附著細(xì)菌主要分布于26個(gè)門(mén)，65個(gè)綱，162個(gè)目，258個(gè)科，425個(gè)屬，767個(gè)種；細(xì)菌群落豐度、多樣性及均勻度均呈現(xiàn)下降現(xiàn)象。樣本種群均以變形菌門(mén)(Proteobacteria)為優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，假單胞菌屬(Pseudomonas)為主要優(yōu)勢(shì)菌屬；含水介質(zhì)上附著細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯演替，兼性厭氧細(xì)菌增多，好氧細(xì)菌減少。