采用酵母菌追踪岩溶病害水库的渗漏通道梅正星

采用酵母菌追踪岩溶病害水库的渗漏通道梅正星.(贵州工学院地质系)追踪地下水运动的示踪剂是多种多样的,然而,在我国还未见到利用微生物的方法,特别是利用酵母菌来追踪地下水.由于工作的需要,我们曾用酵母菌示踪剂成功地追踪寻找到贵州省仁怀县东门河岩溶病害水库的渗漏通道,为水库的防漏处理提供了科学的依据,也为细菌示踪提供了一个较好的范例。该法是在参考国外有关资料的基础L,进一步试验和完善而成的。在我国虽属初步偿试,但由于它具有价廉、易测、不污染环境,在含水层中酵母菌不能自然存在,能随地下水一起运动,并在砂层中具有一定的渗透能力等优点,故试验一成功,就受到国内有关部门的重视,认为酵母菌是一种很有前途的示踪剂。一、概况东门河水库是下游盐津电站的调节水库,主要用户是世界著名的茅苔酒厂.设计坝高63.5米,库容1,250万立方米.现完成坝高16米,蓄水深度达7.6米后,因渗漏严重,一直未见水位抬高,急待查清处理。库区分布的地层为下寒武统白云岩,经查明左岸沟口处隐伏着岩溶洞穴,库水渗漏不止,可认为沟口溶洞是水库最大的渗漏点,渗漏水可能排泄到下游3.9公里处的标水岩地下河出口或2.7公里处的河底地下河出口,具体的渗漏通道有待采用酵母菌示踪剂来验证。美国得克萨斯州曾做过类似试验,在48小时内能渗入砂砾石含水层7米以上,在第四纪砂砾石层中,将16公斤酿酒酵母菌,由观察井注入“米深的含水层中,供水井以75升/秒的流量抽水,取水样分析后,酵母菌示踪的时间过程曲线为一明显的单峰。为此,我们决定采用酵母菌来追踪该水库的渗漏通道。二、野外追踪试验在左岸沟口的渗漏洞穴,投放遵义鸭溪酿酒酵母100公斤(见照片)。这种酵母菌是用麦鼓、豆芽汁、葡萄糖接种培养的,故含数块较多,纯度较低、测得菌落数为2xl。`个/克二为了便于检测,以及与地下水可能存在的天然酵母菌相区别,用5%的结晶紫溶液将投入的醉母菌染成紫兰色。鸭溪酿酒酵母电镜扫描形态(放大1000倍)于投放时间14小时后,在标水岩地下河出口处开始收到酵母菌,一个薄片上最多可达”5个酵母菌,其时间过程曲线为单一的尖峰(见图l)。在河底地下河出口处的水样中,没有发现酵母菌,这说明水库主要沿标水岩地下河渗漏。为了进一步论证资料的可靠性,我们增加了两个方面的工作.其一,在标水岩地下河出口处,作不同时间的水样细菌总数培养,天然*参加野外试验工作的还有李省芬、陈林桂等同志,并向支持和指导此项工作的贵阳市卫生防度站和二怀县水电局表示谢忿。{DOI:10.13928/j.cnki.wrahe.1984.05.014背景值为1,200个/毫升,连通时为15,000~19,400个/毫升,为天然背景值的12。5~16倍,就一般情况而言,超过天然背景值的细菌,即可认为是收到的酵母菌数,其二,使用食盐示踪剂加以验证,收到了与酵母菌示踪的同样效果。这些均更加说明标水岩地下河是无疑的渗漏通道。体、内质网膜和线粒体`线粒体呈球状、杆状,一般位于核膜及中心体表面,直径约。.3~1微米,具双层膜,内膜内陷为脊。线粒体含脂量高,其上具呼吸酶系。黔.凳冲心染色质细胞壁却鲍质截恤奄位棋式子囊与子淮抱子酵母菌细胞结构模式及啤酒酵母个体形态时间(1981年10月]2~20日)图1标水岩地下河出口处酵母菌示踪过程曲线三、酵母菌示踪简介酵母菌系微生物范畴,在系统分类上,分属于真菌的各大类。多为球形或卵圆形,在放大400倍的显微镜下可辩清个体形态,最适生长温度25。一30℃,pH值为5一6微酸性中,湿度为80%,多数酵母菌在58。~“℃时10分钟内可致死,强酸强碱有巨大的杀菌能力,通常保存在4。~7℃的冰箱中。已知的酵母菌大约有372种,分属于39个属。作为示踪剂的酵母菌是面包酵母和啤酒酵母,它们属于酵母属.一般大小宽约3.5一8微米,长约5一17.5微米.这些酵母最初是从水果中分离出来的,经长期人工纯化培养,其个体比天然酵母大得多,广泛用于发面做馒头、面包和酿酒,可称为食用酵母.酵母菌的细胞核与细胞质已有明显分化,细胞结构类似高等生物.图2模式示出:细胞最外层为细胞壁,细胞壁厚达1.2微米,内外各层电子密度较高,中间夹一电子密度较低层,这是由于化学组成不同的关系.其里为细胞核、核膜、核仁及染色体.核膜上有大量小孔,中心体附在核膜上,中心染色质附在中心体外,一部分与核相接触.细胞质内含核糖酵母菌的繁殖方式有无性繁殖与有性繁殖两种.无性繁殖又分出芽繁殖与分裂繁殖,有性繁殖方式是产生子囊抱子。出芽繁殖是酵母菌的主要繁殖方式,系指在成熟的酵母细胞上长出一小芽,芽细胞长到一定程度后,脱离母细胞继续生长,从而产生新酵母个体。出芽的过程是:首先细胞核邻近,*.,、、*,_、.,。.,二。bL,,场的中心体产生一小突起,细胞表面向外突起,,出现小芽,而后部分核物质、染色体、细胞质进入芽内,芽细胞增大,最后芽细胞从母细胞得到一套完整的核结构、线粒休、核糖体等,并与母细胞分离,成为独立生活的细胞,图3示出了面包酵母出芽繁殖的过程。j邻勿扮矛图3面包酵母出芽繁殖过程显微照像素描。一母细胞,②、③一小芽,④一分离出完整细胞,⑤一再紧殖小芽分裂繁殖是指球形或卵形细胞长到一定大小后,在细胞中间产生一隔膜,然后两细胞分开,末端变圆,一分为二,成为两个新细胞,而后又长大重复此循环.有性繁殖是以形成子囊抱子方式进行,当酵母菌发育到一定阶段,两个性别不同的细胞接近,各伸出一个突起而相接触,使两细胞结合起来.接触处的细胞壁溶解,两个细胞内的细胞质通过形成的管道融合,两个单倍体的核移到融合管道中融合而形成二倍体核.二倍体接合子可在融合管的垂直方向形成芽,然后二倍体核移入芽内.此二倍体芽可以从融合管道脱离下来,再开始二倍体营养细胞的生长繁殖。酵母菌的三种繁殖方式可见图4。度的菌落太密集,无法计数,只有在1--0`浓度的平皿中才能数清个数,计数为968个,由此可算出菌落数:968个+10一`克~965x10“个/克这说明1克贵阳面包酵母中有968x10`个醉母菌(即1克含近10亿个醉母菌),可见醉母菌示踪的效果是很理想的,若投放数公斤、数十公斤酵母,其酵母菌的个数多得惊人(见图5)。卜。一色一鲁一急·图1一出芽萦殖.4醉母菌繁殖方式2一有性萦殖(带有小囊抱子的于囊),3一分裂萦殖:101:1001:1.0001:10.00DI:l皿,加.示踪试验多系野外工作,需用酵母菌数量较大,多以公斤为单位,要在实验室培养有一定的困难。其解决酵母菌来源有两个方便的途径:其一,可向有关厂家直接购买,不用自己培养,如专业酵母厂(上海酵母厂专门生产酵母菌、酒厂、豆腐坊等、这些厂家生产的酵母菌多为浓缩的干操菌体,便于运输和保存,不易变质,野外使用时经稀释和染色即可。其二,可与附近的酒厂合作,用酵母菌种一支,体积约5毫升,再拌入麦鼓、豆芽汁、葡萄糖接种加热培养,酵母菌繁殖速度极快,大约20分钟可繁殖一代,不用多久就能生产出数公斤,数十公斤酵母菌,一般县、区酒厂都能生产。嘟舔⑧00图5稀释成5种浓度经培养后的菌落显示四、酵母菌检测过程检测工作可在野外简易实验室进行,主要设备是显微镜、烘箱、玻璃平皿、薄片、接种针、高压锅。试验前,首先测出投放酵母菌的菌落数,即单位重量的细菌数目。例如,我们在测定贵阳面包酵母的菌落时,按以下步骤进行。首先称出l克面包酵母,用葬馏水稀释成10一`、10一2、10一3、10一砚、10一“五种浓度,各吸1克稀释液,滴入盛有查氏培养基”的平皿中,在28℃的恒度箱中培养24小时,前四种浓在水文地质调查的基础上,需作地下水连通试验的地段,确定出试验的投放点和接收点。用5%的结晶紫生物染色液,将酵母菌染成紫兰色的糊状体。染色的目的是使显微检侧时形态清晰,便于鉴定,更重要的是与可能出现的天然酵母菌相区别。并事先在实验室制好染色酵母菌的标准样片。投放后立即在接收点用500毫升水样瓶取样送实验室检测。每个水样都要编号填卡,注明取样地点和时间,将水样制成样片.样片置于显微镜下观测,一般先用低倍(40。倍左右)寻找到酵母菌后,再扩大倍数仔细观察其形态和结构,并与染色酵母菌标准样片对比,若发现有投放的染色酵母菌,则说明投放点和接收点的地下水是连通的,属同一地下水系。为了进一步说明地下水连通的可能性,还可先测定出取样点的天然水细菌总数,待连通l)查氏培养基配方.aNNO:2克,K:HPO.1克,K以0.5克,MgSO.0.5克,FesO.o.01克,庶搪30克、琼脂15一20克,水1000毫升,PH。自然,15磅/英寸.,灭菌20分钟。时,再侧出连通时水样的细菌总数,这时,后者的细菌总数必将大大超过前者,一般来说,多余的细菌数就是酵母菌的数目。为了分析通道的具体情况,在检侧时,可测定出每块样片的酵母菌个数,再作时间与酵母菌个数的过程线,它可以帮助我们推论地下水通道的展布形状。[1」L21L3」今考文献何长民,医用徽生物实脸技术.甘众人民出版社,x,81年5月。绷钟灵,地下水示玲技术现状和进展。岩协科技,1981年1期。W以对,W。W。andEhilr云h,G.G。,UseofB以k-er、Y臼坦totT月鱿龙Mioob抽】M心vem.业运GroundWater.GorundW妇ter,VOI。l.b1978,龙.6.晌卜月即卜喇叭卜闷价阶侧脚即,晌,喇自卜叫吮.喇吮卜喇吮卜喇睁,峭呐卜喇的卜叨吮.,晌加日哪归喇启卜日心卜日心加叫加.峨即归.,映卜州阳卜明确加峭响卜侧块卜侧扁``角,侧价卜门晌卜峭吮卜,确.喇价卜叼晌卜,映.,吮卜日姗户明晚卜喊加.,晌加,晌卜司侧卜水利水电工程地质遥感应用讨论会在北京召开由水力发电工程学会地质及勘探专业委员会主持召开的水利水电工程地质遥感应用讨论会于4月1日至10日在北京举行。参加会议的有水电部直属勘测设计院、各流域机构,以及华东水利学院等单位的代表.中国科学院地质遥感应用研究所、地质矿产部遥感中心的专家也出席了会议。这次会议的目的是:总结和交流水利水电工程地质中应用遥感技术的经验,讨论今后如何进一步推广和应用遥感技术。应用和发展遥感技术,是改变水利水电工程地质工作方法落后状况的一个有效途径.近年来,水利水电系统有9个单位先后在28项大型工程的地质勘侧工作中采用了卫星像片、·黑白可见光航片、彩色红外航片、多波段航片、航空侧视雷达像片以及室内的假彩色合成、密度分割、相干光处理和计算机图象处理等遥感技术,获得了显著成效,其应用范围归纳为:(1)应用遥感技术测制各种地质图;(2)应用遥感技术对工程地质问题进行调查研究,尤以研究区域构造、分析构造稳定性效果更为突出,(3)应用遥感资料布置勘探工作,(4)应用遥感资料验证以往地质调查成果;(5)应用遥感资料进行专门性工程地质动态分析(如水库浸没、坍岸、滑坡、河道变迁等),(6)应用遥感技术有助于地质理论分析的提高和深化等。与会代表一致认为遥感技术在工程地质上的应用具有广阔的发展前景,并建议在组织机构、经费来源等方面采取措施,创造条件,进一步推广应用遥感技术,以加快地质勘测工作的步伐。(金亨丁供稿).晌卜喇呐卜峭响卜司翩卜,姗卜闷川脚,叭脚声曰内,司脚卜,叭,如心内卜侧卜峭叭卜刁峭卜,呐卜`川份冲`州睁,叭阳侧即,司自卜,确.叫钧卜侧份..呐`户司卜如`份,,确加峭确加喇钧卜户司卜喇价`.即,`胡M.喇扁,喇吮卜,叭卜,叭脚峋喃肠喇响卜,朋阳妇礴卜喇自,(上接第60页)很难达到。但实际情况是,恒山水库的这一较大的泄洪排沙洞是因防洪要求而设,并不代表排沙的泄流规模。恒山水库近年来的最大排沙泄量为50~150米“/秒(历时只几分钟),异重流排沙泄量也只是5一10米3/秒,并没有用很大泄量就取得了泥沙冲淤平衡的成果.1982年,恒山水库只依靠0.25米’/秒的基流也取得了排沙30万吨的成果。所以,我们认为,对具备一定排沙泄流规模的水库,其关键在于:要掌握空库时机,利用现有条件,必须强调水库的水沙共同调节运用,才能长期发挥水库的效益。3。就恒山水库的库形、地形、排沙设施以及异重流排沙等而言,可说其条件是优越的.但在1974年前曾运用了8年,就因泥沙淤积而