天津平原地下水水化学特征与碳酸盐风化碳汇特征的时空演变 被引量：1

1

作者 张博深 李海明 +2 位作者 苏思慧 李梦娣 张翠霞 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1016-1028,共13页

为研究天津平原地下水的水化学特征和碳酸盐风化碳汇特征的时空演变,在研究区内利用2020-2022年的采样数据分别进行ArcGIS反距离权重空间演化分析、聚类分析以及SPSS数据统计分析等工作。研究表明:在时空演化特征方面,2020-2022年Na^(+)... 为研究天津平原地下水的水化学特征和碳酸盐风化碳汇特征的时空演变,在研究区内利用2020-2022年的采样数据分别进行ArcGIS反距离权重空间演化分析、聚类分析以及SPSS数据统计分析等工作。研究表明:在时空演化特征方面,2020-2022年Na^(+)和Cl^(-)的质量浓度呈现逐年增加趋势,地下水中的咸水含量逐渐增加,其中在116°63′E~116°84′E、117°12′E~117°47′E最为显著,Ca~(2+)+Mg^(2+)与HCO_(3)^(-)+SO_(4)^(2-)的质量浓度比值均大于1,天津平原地下水的咸水Ca^(2+)+Mg^(2+)与HCO_(3)^(-)+SO_(4)^(2-)的毫克当量浓度比值均小于1;在天津平原地下水阴阳离子的空间分布中,地下水中的阳离子Na^(+)、Ca^(2+)的质量浓度区间分别为[104.00,4 812.21]mg/L、[38.30,713.67]mg/L,阴离子Cl^(-)、HCO_(3)^(-)的质量浓度区间分别为[73.60,11 282.49]mg/L、[78.00,539.46]mg/L;在海咸水入侵的影响方面,通过对比和分析地下水中的Cl^(-)和其他离子(Na^(+)、Ca^(2+))质量浓度比例发现,靠近滨海区域,地下水的咸化程度较高,进一步实证分析发现海水入侵对地下水化学组成有显著影响(Δ[Na^(+)]=4 708.21 mg/L,Δ[Cl^(-)]=11 208.89 mg/L);在碳酸盐风化碳汇特征分析方面,天津平原西部地区的地下水碳酸盐风化碳汇量减少,而东部地区的地下水碳酸盐风化碳汇量增加,其中Ca^(2+)、Mg^(2+)的质量浓度对碳酸盐风化碳汇具有显著的正向影响(B[Ca^(2+)]=0.910,P=0.03;B[Mg^(2+)]=0.312,P=0.09)。 展开更多

关键词 天津平原 地下水 水化学特征 碳酸盐风化

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天津平原区浅层地下水水化学特征及碳酸盐风化碳汇研究 被引量：10

2

作者 李海明 李梦娣 +1 位作者 肖瀚 刘学娜 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期167-178,共12页

大气CO_(2)浓度在控制全球气候变化方面具有至关重要的作用,研究碳循环、CO_(2)收支平衡和精确评估是制定区域CO_(2)减排策略和寻找新的碳汇途径最重要的组成部分。碳酸盐风化碳汇是全球碳循环研究的一个重要方向。为此,本研究以天津平... 大气CO_(2)浓度在控制全球气候变化方面具有至关重要的作用,研究碳循环、CO_(2)收支平衡和精确评估是制定区域CO_(2)减排策略和寻找新的碳汇途径最重要的组成部分。碳酸盐风化碳汇是全球碳循环研究的一个重要方向。为此,本研究以天津平原区浅层地下水为研究对象,通过对地下水调查及水样的采集与分析,运用水化学分析方法分析了地下水水化学特征,并估算了地下水总储存量、DIC储量和碳酸盐风化碳汇量。研究结果表明:浅层地下水化学场自北部山前平原向南部冲积平原和滨海平原,呈现出自北而南和由北西向南东的水平水化学分带规律,地下水由低浓度的淡水、微咸水变为高浓度咸水,沿此方向水化学类型由HCO_(3)-Ca·Na·Mg→Cl·SO 4-Na→Cl·HCO_(3)-Na→Cl-Na型转变;淡水区、微咸水区和咸水区面积分别为733、3034和6564 km^(2)。地下水水化学组分中Ca^(2+)、Mg^(2+)和HCO^(-)_(3)主要来源于碳酸盐的溶解作用。研究区浅层地下水总储存量为2241640万m^(3),总DIC储量为8.13×10^(6) t,总碳汇量为4.11×10^(6) t。研究区浅层地下水淡水区、微咸水区和咸水区地下水储存量分别为157799万、6245936万和1459247万m^(3),DIC浓度分别为19~200、19~200和19~342 mg/L,DIC储量分别为0.67×10^(6)、1.65×10^(6)和0.58×10^(6) t,碳汇量分别为0.22×10^(6)、0.90×10^(6)和2.98×10^(6) t。沿地下水流向,DIC、储量和碳汇量的空间分布均呈现出由低到高的趋势。 展开更多

关键词 天津平原区 浅层地下水 水化学特征 无机碳 碳酸盐风化碳汇

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滨海石油烃污染场地地下水微生物群落特征 被引量：1

3

作者 周萍 李海明 +4 位作者 张翠霞 马杰 苏思慧 李梦娣 肖瀚 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期48-56,共9页

石油污染物的浓度和分布对降解细菌群落的结构组成有显著影响。为探究地下水微生物群落结构的多样性与石油烃污染物分布的关系,文章对某污染场地地下水样品进行分析,测定多种指标并进行微生物高通量测序验证降解机制。研究表明,沿地下... 石油污染物的浓度和分布对降解细菌群落的结构组成有显著影响。为探究地下水微生物群落结构的多样性与石油烃污染物分布的关系,文章对某污染场地地下水样品进行分析,测定多种指标并进行微生物高通量测序验证降解机制。研究表明,沿地下水流向,依据石油烃浓度研究区地下水可划分为重度(Ⅰ)、中度(Ⅱ)和轻度(Ⅲ)3个污染带。在石油污染的地下水环境中,变形菌门是主要的石油降解菌门,优势菌属为假单胞菌属。高浓度的石油污染会抑制微生物物种的丰富度和多样性,微生物群落与TPH、COD、DOC、SO42-等环境因子相关性显著,不同分带的微生物群落结构组成不同(Ⅰ带以Pseudomonas、Proteinniphilum为优势菌群,Ⅱ带以Pseudomonas、Sulfuritalea等为主,Ⅲ带微生物种类增多,以Pseudomonas、Hydrogenophaga、Flavobacterium为主)。结合水化学和微生物群落推测Ⅱ带可能发生了以硫酸盐为主的石油烃生物降解机制。该研究结果为深入了解石油烃在环境中的分布和降解机理,促进生物降解技术在环境修复领域的应用和发展提供了数据支持。 展开更多

关键词 滨海地下水 石油污染 生物降解 群落结构

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天津平原区加油站地下水石油烃污染特征及其生物降解机理研究 被引量：8

4

作者 刘学娜 李海明 +2 位作者 李梦娣 章卫华 肖瀚 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期227-238,共12页

加油站地下水中石油烃污染是较为普遍的现象,本文对研究区位于不同水文地质条件的加油站地下水进行取样分析,分析加油站地下水中石油烃的污染特征和地下水化学类型特征,并运用因子分析、相关性分析和多元回归分析揭示加油站地下水中石... 加油站地下水中石油烃污染是较为普遍的现象,本文对研究区位于不同水文地质条件的加油站地下水进行取样分析,分析加油站地下水中石油烃的污染特征和地下水化学类型特征,并运用因子分析、相关性分析和多元回归分析揭示加油站地下水中石油烃潜在的生物降解机制。研究结果表明,地下水化学类型主要可划分为Cl-Na型、HCO_(3)-Na型、HCO_(3)-Ca型和SO_(4)-Na型4类。加油站地下水中石油烃的检出率为85.71%,检出浓度为0.02~0.35 mg/L。因子分析结果表明影响地下水化学组成的因素主要以水岩相互作用和石油烃的生物降解为主。TPH与地下水化学指标间的相关关系表明:TPH与K^(+)、Na^(+)、Cl^(-)、Mn、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)呈现负相关的关系,与pH值、HCO_(3)^(-)、NO_(3)^(-)、NO_(2)^(-)、Ca^(2+)、Fe不存在显著的相关关系。加油站地下水环境中可能存在嗜盐或耐盐微生物,导致随着盐度的升高,总石油烃(total petroleum hydrocarbon,TPH)生物降解率加快,TPH浓度呈现出降低的趋势。微生物利用电子受体(SO_(4)^(2-)、Mn、NO_(3)^(-)、Fe)降解TPH的过程中,电子受体的贡献率为:铁还原(64.88%)>锰还原(24.86%)>硫酸根还原(5.78%)>硝酸盐还原(4.46%),即加油站地下水中铁锰还原菌的石油烃生物降解为优势反应。 展开更多

关键词 加油站 地下水 石油烃 生物降解

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地下咸水作用下水库咸化特征研究

5

作者 伊丽娜 李海明 +2 位作者 苏思慧 李梦娣 张翠霞 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期128-137,共10页

水库水质咸化会影响居民生活用水、农业灌溉、水资源的可持续利用等,但关于地下咸水对水质咸化的影响少有研究。该文以天津滨海地区北大港水库为研究对象,通过室内土柱试验,分析地下咸水对不同采样点库水TDS和Cl-的垂直动态变化和水文... 水库水质咸化会影响居民生活用水、农业灌溉、水资源的可持续利用等,但关于地下咸水对水质咸化的影响少有研究。该文以天津滨海地区北大港水库为研究对象,通过室内土柱试验,分析地下咸水对不同采样点库水TDS和Cl-的垂直动态变化和水文地球化学变化的影响,揭示水库咸化机理。试验结果表明:通入地下咸水后,TDS和Cl-浓度变化均会经历3个阶段:静置期-上升期-动态平衡期。静置期(通入地下咸水后的7 d内),TDS和Cl-浓度没有明显的变化,7 d后会经历约30 d的快速上升阶段,并在后期达到动态平衡。垂直方向上呈现浓度梯度,存在扩散边界层,底层TDS和Cl-浓度最大,边界层内的浓度变化比边界层外的大,10 cm深度的TDS浓度为13.59ρ0和4.52ρ0,30 cm深度的TDS浓度为6.82ρ0和1.97ρ0。TDS和Cl-的释放通量经过波动期(1~14 d)-上升期(15~44 d)-下降期(45~106 d)。离子比例分析表明水化学组分来源主要有蒸发盐岩、碳酸盐岩和硫酸盐等矿物溶解风化。 展开更多

关键词 北大港水库 水库咸化 地下咸水 土柱试验 释放通量 离子来源

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北大港水库水体和地下水水化学特征及成因 被引量：4

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作者 王浩然 李海明 +2 位作者 李梦娣 肖瀚 西雷 《人民黄河》 CAS 北大核心 2023年第8期107-113,共7页

北大港水库水体咸化问题突出,地下水也存在咸化现象。通过采集北大港水库水和浅层地下水样品,利用水化学特征分析、主成分分析、离子比例分析等方法探究北大港水库水、浅层地下水咸化原因。结果表明:北大港水库水与周边浅层地下水均受... 北大港水库水体咸化问题突出,地下水也存在咸化现象。通过采集北大港水库水和浅层地下水样品,利用水化学特征分析、主成分分析、离子比例分析等方法探究北大港水库水、浅层地下水咸化原因。结果表明:北大港水库水与周边浅层地下水均受到了蒸发浓缩作用影响,各水库水离子分布相对均匀,浅层地下水离子质量浓度空间分布差异较大;北大港水库水与靠近水库区域的浅层地下水表现出高Na^(+)、高Cl^(-)的特征,靠近渤海的地下水中Mg^(2+)与SO■在各离子含量中占主导地位;北大港水库水与地下水的Na+和K+主要源于盐岩的溶解,Ca^(2+)、Mg^(2+)则源于碳酸盐与硫酸盐的溶解;岩盐、碳酸盐、含镁矿物的溶解或沉淀是水库水咸化的主要原因,地下水还受到了硫酸盐与钾盐的影响。 展开更多

关键词 水体咸化 水化学特征 水文地球化学 北大港水库

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滨海水库沉积物-水界面扩散边界层水化学特征及成因机制

7

作者 尹晓燕 李海明 +2 位作者 苏思慧 李梦娣 张翠霞 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1160-1172,共13页

为解决滨海水库在建成并投入使用后的水质咸化问题,选取天津市北大港水库为研究区域,采用实地取样与室内模拟试验相结合的方式,探究滨海咸化水体扩散边界层位置的水化学演变规律及成因机制。结果表明:水体蓄存过程中总溶解性固体(TDS)... 为解决滨海水库在建成并投入使用后的水质咸化问题,选取天津市北大港水库为研究区域,采用实地取样与室内模拟试验相结合的方式,探究滨海咸化水体扩散边界层位置的水化学演变规律及成因机制。结果表明:水体蓄存过程中总溶解性固体(TDS)与溶解氧(DO)在水体中均存在扩散边界层,扩散边界层内是TDS高含量区与DO低含量区,试验初期扩散边界层内的耗氧反应与盐分释放现象最明显;扩散边界层上边界(diffusion boundary layer,DBL)与下边界(sediment water interface,SWI)的水化学成分占比呈现明显的集群性,且分层现象明显的Na^(+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(2-)的相对含量随时间的变化表现出一致性;岩盐、碳酸盐与硫酸盐类矿物的溶解作用是决定扩散边界层内水化学成分变化的主要因素,水体扩散边界层下边界处水文地球化学作用更复杂,受硫酸盐、硅酸盐溶解作用更加显著。 展开更多

关键词 滨海水库咸化 溶解氧 扩散边界层 水化学类型 水文地球化学作用

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滨海水库沉积物盐分释放水化学特征变化 被引量：4

8

作者 武建茹 李海明 +1 位作者 李梦娣 肖瀚 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期301-312,共12页

以北大港水库为研究区,通过野外实地采样和批试验相结合的方法,对滨海水库库水和沉积物混合后盐分和各主要离子指标的变化规律进行分析,探究库水和沉积物之间的水文地球化学作用,揭示水库咸化机理。结果表明:库水和沉积物在混合条件下,... 以北大港水库为研究区,通过野外实地采样和批试验相结合的方法,对滨海水库库水和沉积物混合后盐分和各主要离子指标的变化规律进行分析,探究库水和沉积物之间的水文地球化学作用,揭示水库咸化机理。结果表明:库水和沉积物在混合条件下,沉积物中的盐分会释放到库水中,各水化学指标能够快速地达到平衡;各采样点溶解性总固体(TDS)均先快速增加,而后盐分释放达到平衡,平衡后TDS释放量整体呈现出水库下游采样点>水库上游采样点的规律;Na+和Cl-是库水和沉积物水文地球化学作用过程中发生变化的主要离子,Na^(+)、Cl^(-)最大释放量分别为7597.25 mg/kg和11097.00 mg/kg。在库水和沉积物相互作用中各采样点的Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)和SO_(4)^(2-)发生着不同程度的增加或减少,Cl^(-)均有所升高,HCO_(3)^(-)略有降低;除HCO_(3)^(-)和Ca^(2+)外,其他离子的变化均呈现水库下游采样点>水库上游采样点的规律。 展开更多

关键词 北大港水库 沉积物 盐分释放 水质咸化 水文地球化学作用

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功能菌对石油烃降解及微生物群落结构变化的影响

9

作者 杜晓蕊 李海明 +3 位作者 张翠霞 张肖 李梦娣 苏思慧 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1-12,共12页

该研究以天津地区某污染场地为依托,利用筛选得到的石油烃降解功能菌,设计了加菌组和对照组2根土柱对比试验。通过检测石油烃、HCO3-、CO32-的浓度,结合16S高通量测序探讨了功能菌对石油烃降解的影响,对比分析了反应前后的微生物群落结... 该研究以天津地区某污染场地为依托,利用筛选得到的石油烃降解功能菌,设计了加菌组和对照组2根土柱对比试验。通过检测石油烃、HCO3-、CO32-的浓度,结合16S高通量测序探讨了功能菌对石油烃降解的影响,对比分析了反应前后的微生物群落结构并对测序结果进行功能预测。结果发现,功能菌的加入对石油烃的降解效果较为显著。柱内物种组成情况表明功能菌的加入改变了土柱内的微生物群落多样性,促进了脱硫杆菌门的增长,抑制了放线菌门的繁殖。Desulfoprunum主要存在于在2组试验的进水口,推测在2组试验的进水端均存在着硫酸盐还原反应,Thermincola在加菌组出水口的相对丰度较高,加菌组伴随着强烈的反硝化、铁还原反应。α多样性分析表明2组试验出水口的微生物群落多样性较高,β多样性分析则表明微生物群落结构可能与试验柱的空间位置有关。此外,生态网络分析发现变形菌门为试验的关键菌门,功能菌的加入促进了物种间的协同合作关系,PICRUSt2功能预测分析结果表明功能菌的加入仅增强了进水口中bamB、bamC和出水口中的badA、badDEFG的丰度。 展开更多

关键词 地下水石油污染 生物强化 生物多样性 功能预测

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北大港水库水质咸化特征与沉积物盐分释放 被引量：2

10

作者 西雷 李海明 +2 位作者 李梦娣 肖瀚 王浩然 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期172-180,共9页

选择天津滨海地区北大港水库为研究对象,采用野外调查和数据分析相结合的方法,于夏季对水库不同位置取样,分析水体pH值和主要咸化指标溶解性总固体(TDS)及Cl-质量浓度,研究北大港水库不同位置水质咸化的变化规律,对水库咸化机理进行探... 选择天津滨海地区北大港水库为研究对象,采用野外调查和数据分析相结合的方法,于夏季对水库不同位置取样,分析水体pH值和主要咸化指标溶解性总固体(TDS)及Cl-质量浓度,研究北大港水库不同位置水质咸化的变化规律,对水库咸化机理进行探讨。研究发现:沿着水流方向自西向东,TDS和Cl-质量浓度呈现“水库上游闸>水库下游闸”的分布特征,而pH值正好相反,沿着水流方向水体咸化呈现逐渐减弱的趋势;北大港水库水体各指标在垂向分布上可分为两种类型:“混合型”水体,多分布在水库水流上游西侧进水闸口(南岸进水闸、赵连庄闸、马圈进水闸、大港农场闸和刘岗庄闸),水库东南部的沙井子闸以及东北部的出水闸(十号调节闸和排咸闸);“分层型”水体,TDS和Cl-质量浓度在垂向上均随着深度的增加而增加,其中三号泄水闸最具代表性。沉积物盐分释放对水库咸化有影响。 展开更多

关键词 北大港水库 水质咸化 水-岩相互作用 底泥盐分释放 空间分布

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不同pH条件下胶体对石油烃迁移转化的影响研究 被引量：2

11

作者 姜艳平 李海明 +2 位作者 李梦娣 章卫华 肖瀚 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期105-117,共13页

石油烃一旦穿透土壤非饱和带进入到地下含水层后,土壤和地下水污染的控制和治理将难以解决,直接威胁环境的生态安全和人类的身体健康。研究发现土壤胶体是影响污染物迁移的重要因素之一。为了揭示不同pH条件对胶体、石油烃和胶体共迁移... 石油烃一旦穿透土壤非饱和带进入到地下含水层后,土壤和地下水污染的控制和治理将难以解决,直接威胁环境的生态安全和人类的身体健康。研究发现土壤胶体是影响污染物迁移的重要因素之一。为了揭示不同pH条件对胶体、石油烃和胶体共迁移的影响,选择天津滨海地区的含水介质,采用室内石英砂柱淋滤方法,研究了不同pH作用下胶体与石油烃共迁移转化规律。研究结果表明:不同pH条件和胶体的存在对石油烃迁移转化具有显著阻滞作用,有胶体时的阻滞作用大于无胶体时的阻滞作用。石油烃所处环境酸性或者碱性越大,对石油烃的迁移阻滞作用越强,p H在5~9之间,pH越高,石油烃易发生去质子化导致石油的表面电荷带更多负电荷,强静电排斥有效地抑制了石油附着在介质颗粒表面,石油烃迁移能力越强,pH=5时最大C/C_(0)只达到了0.35,pH=6时最大C/C_(0)为0.56,pH=8时最大C/C_(0)为0.84。当pH>10时,石油烃乳化能力降低导致石油烃的迁移能力降低,pH=10和pH=12时,最大C/C_(0)分别达到了0.40和0.39。同时,pH还会影响胶体的稳定性从而影响胶体对石油烃的吸附,pH越高,胶体稳定性越好,胶体对石油烃的迁移阻滞能力增强是由于堵塞作用,不同pH条件对胶体和石油烃迁移影响显著,pH=5时C/C_(0)仅为0.45,pH=6时C/C_(0)为0.36,pH=8时C/C_(0)为0.34,pH=10时C/C_(0)为0.27,p H=12时最小C/C_(0)为0.22。 展开更多

关键词 地下水 胶体 石油烃 PH

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北大港水库微生物群落的空间分布特征

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作者 谢钰环 李海明 +2 位作者 张翠霞 李梦娣 苏思慧 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期972-984,共13页

天津北大港水库水质存在咸化问题,水质咸化可能会导致微生物群落组成和多样性发生显著变化。为探究水质咸化条件下水库微生物群落组成的空间分布特征,于2021年12月在北大港水库采集表层、中层和底层的水样,利用高通量测序技术,对北大港... 天津北大港水库水质存在咸化问题,水质咸化可能会导致微生物群落组成和多样性发生显著变化。为探究水质咸化条件下水库微生物群落组成的空间分布特征,于2021年12月在北大港水库采集表层、中层和底层的水样,利用高通量测序技术,对北大港水库不同深度及上下游的微生物群落组成及多样性进行分析,并探究溶解性总固体与微生物群落的关系。结果表明:北大港水库的溶解性总固体(total dissolved solids,TDS)质量浓度在表层、中层和底层存在差异,下游高于上游。微生物的主要优势菌门为变形菌门、拟杆菌门和放线菌门,变形菌门的相对丰度均超过50%。优势菌属是Clade_Ⅲ未定属(相对丰度1.10%~72.72%)和黄杆菌属(Flavobacterium相对丰度0.32%~20.09%),Clade_Ⅲ未定属的相对丰度上游高于下游,黄杆菌属的相对丰度表层高于中层和底层。上游水体表层的微生物群落组成与中层、底层的微生物群落组成存在显著差异,下游在不同深度微生物群落组成差异不显著,中层和底层的微生物群落组成存在相似性。Chao1和Shannon指数表现出表层<中层<底层,下游略高于上游,微生物Alpha多样性指数随TDS质量浓度的增大而减小。在科水平上,Clade_Ⅲ能够耐受较高的盐度,但当TDS质量浓度>3000 mg/L时其丰度降低。 展开更多

关键词 北大港水库 溶解性总固体 微生物群落组成 多样性 空间分布

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