土壤和岩石层中细菌、真菌和原生生物检测显微镜

地下水可以通过喷泉或有植物和无植物参与的蒸发作用(植物蒸腾作用)而释放到地表或大气中。有些水则被植被自身所贮存。取决于水渗透和散失的相对速率，地下水位会有升有降，还有时会保持不变。受重力作用产生的压力足够大时，就能使地下水通过一定的渠道到达地表，形成自流泉；在地下水与地表的交汇处，地下水会以低地泉的形式流到地表；地下水还会在地下热能的作用下以喷泉形式流到地表，形成温泉。通常温泉都是间歇泉，即间歇喷出。温泉的泉水不仅来源于渗透的地表水，还来自于岩浆水。

当地表水渗透到可渗性土壤和岩石层中时，其中的可溶性或悬浮性有机物和无机物成分会发生改变。原因是地表土壤与岩石的吸附作用、离子交换，以及微生物的化学反应，包括细菌、真菌和原生生物，它们主要分布在岩石的表层，吸收有机物和有限的无机物进行新陈代谢植物根系通过吸收和／或排泄影响根圈中的可溶性组分。被污染的水渗透到足够深的地下，途中若未遇到大的裂缝，就会被完全纯化。因为裂缝有还原性的表面，会使水过滤不充分。某些情况下，地下水经过滤或到达水位时，会变得高度矿化。如果这些被矿化的水到达地表，被蒸发时就会形成碳酸钙、氧化铁或其他成分的矿床。

地下水层中的微生物已经被系统性研究。在渗透区和某些浅的蓄水区，细菌分布多达106／kg，类型包括革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，且前者明显占多数。在特殊情况下，还会有真菌孢子和酵母细胞的存在，但通常认为在下表层和地下水中没有真核生物的存在。

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