一种高分辨率的压裂返排液污染土壤情况的监测方法

本发明涉及环境检测，具体涉及一种高分辨率的压裂返排液污染土壤情况的监测方法。

背景技术：

1、页岩气是指赋存于页岩系统中的天然气，是一种重要的非常规天然气资源，与常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点。目前页岩气已成为全球油气资源勘探开发新的亮点，页岩气的开发已经成为能源战略的重要组成部分。但页岩气开采的核心技术主要是水平钻井法和水力压裂法，其开采过程需消耗大量淡水资源，同时会产生大量的压裂返排液，其水质成分复杂含有烃类、化学添加剂、地层无机阴阳离子和放射性物质等，同时由于与地层水接触，含有多种矿物质元素和油气藏可溶物。在不同地形区域，压裂返排液回用量差异较大，剩余的压裂返排液需处理达标后排放。压裂施工和返排液排放的场地均有受到污染的风险，因此提供一种能够更加灵敏的反应土壤受压裂返排液危害程度的监测方法具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高分辨率的压裂返排液污染土壤情况的监测方法，该方法具有高灵敏度、高分辨率、个性化监测和高通量的优点，能够筛选出关键指标微生物，灵敏分辨土壤受压裂返排液的污染情况，并反应其受危害程度。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种高分辨率的压裂返排液污染土壤情况的监测方法，包括以下步骤：

3、（1）采集土壤样本，提取土壤样本中微生物基因组dna；

4、（2）使用双条形码引物扩增基因组dna中16s rrna保守区的基因片段；

5、（3）对扩增子进行高通量测序测定扩增子序列，然后对扩增子序列进行聚类分析获得物种分类数据；

6、（4）通过物种分类数据，分析土壤样本中微生物群落结构和物种多样性；

7、（5）对土壤样本进行宏基因组测序和组装，获得宏基因组组装基因组并计算其相对丰度，筛选关键指标微生物，然后重建宏基因组组装基因组系统发育树并进行功能注释，分析土壤样本中压裂返排液污染情况。

8、进一步，步骤（2）中，双条形码引物为515f/806r，16s rrna保守区为v4区。

9、进一步，步骤（3）中，高通量测序使用illumina测序平台。

10、进一步，步骤（3）中，扩增子序列通过asv方法聚类分析。

11、进一步，步骤（3）中，物种多样性分析的采样深度为5000个序列。

12、本发明具有以下有益效果：

13、1、压裂返排液成分复杂，常规的检测方法往往只能对其中的特定种类单组分进行分析，或测定某类污染成分总量，难以评估污染场地的受危害程度。本发明方法通过基因组技术，可以对压裂返排液污染风险场地进行细致全貌的分析，能够准确监测土壤受污染情况及受危害程度。

14、2、环境土壤中存在大量的微生物，其通过介质中的营养物质为自身生长代谢提供能量，压裂返排液会显著改变其中微生物的群落结构及优势种属门类。本发明方法通过对土壤中的微生物的群落结构和物种多样性分析，能够更加灵敏的识别到细菌个体基因组种间及其更小尺度的变化，查找关键指标微生物，判断压裂返排液对土壤的污染，相比化学检测的检测限更低，具有高灵敏度、高分辨率、个性化监测和高通量的优点。

15、3、本发明方法利用宏基因组技术进行基因重组并进行功能注释，能够准确反映微生物的分化情况以及功能蛋白进化方向，从而判断土壤的污染程度并分辨其中的主要环境扰动因子。

技术特征：

1.一种高分辨率的压裂返排液污染土壤情况的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的高分辨率的压裂返排液污染土壤情况的监测方法，其特征在于，步骤（2）中，所述双条形码引物为515f/806r，所述16s rrna保守区为v4区。

3.如权利要求1所述的高分辨率的压裂返排液污染土壤情况的监测方法，其特征在于，步骤（3）中，所述高通量测序使用illumina测序平台。

4.如权利要求1所述的高分辨率的压裂返排液污染土壤情况的监测方法，其特征在于，步骤（3）中，扩增子序列通过asv方法聚类分析。

5.如权利要求1所述的高分辨率的压裂返排液污染土壤情况的监测方法，其特征在于，步骤（3）中，物种多样性分析的采样深度为5000个序列。

技术总结本发明公开了一种高分辨率的压裂返排液污染土壤情况的监测方法，涉及环境检测技术领域，该方法包括以下步骤：采集土壤样本，提取土壤样本中微生物基因组DNA；使用双条形码引物扩增基因组DNA中16S rRNA保守区的基因片段；高通量测序测定扩增子序列，然后进行聚类分析获得物种分类数据；分析土壤样本中微生物群落结构和物种多样性；对土壤样本进行宏基因组测序和组装，并计算相对丰度，筛选关键指标微生物，然后重建宏基因组组装基因组系统发育树并进行功能注释，分析土壤样本中压裂返排液污染土壤情况。该方法具有高灵敏度、高分辨率、个性化监测和高通量的优点，能够灵敏分辨土壤受压裂返排液的污染情况，并反应其受危害程度。技术研发人员：钟诚,邓亚受保护的技术使用者：西南石油大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13