再生水地下储存过程中溶解性有机物和重金属协同转归机制研究

Reclaimed water injection process increases the risk of bring the toxic and harmful substances into groundwater. Dissolved organic matter (DOM) is the main components of the organic matter in reclaimed water. But the rule of the migration and transformation of DOM and its potential risk in the process of reclaimed water reuse is still not clear. And its effect on the morphology, biological toxicity of heavy metals is still in the stage of exploration. This research focuses on the subject of reclaimed water injection part, in order to ensure injection and subsequent use of the water quality security, analysis conversion characteristics of the DOM and heavy metals in the Reclaimed water injection process. This research will concentrates on the interaction of outcome of DOM and heavy metals and DOM effect on the migration patterns, biological toxicity of heavy metal. Analysis the effect of soil microbial community, biomass, biological activity by accumulation of heavy metal. And from the perspective of microbial activity and diversity explain heavy metals residues in the soil caused the toxic. This project hopes to ensure subsequent use of security and make the corresponding management measures of reclaimed water has important theoretical significance and application value.

再生水地下储存过程中增大了将有毒有害物质引入地下水的风险，溶解性有机物（DOM）作为再生水中有机物的主要成分，其在储存过程中的迁移转化规律及其在再生水后续利用过程中的潜在风险还不明晰，其对重金属的形态、生物毒性影响尚处于探索阶段。本研究以再生水地下储存环节为研究对象，以保障储存和后续利用的水质安全为目标，研究DOM和重金属在地下储存过程中的转化特性，重点研究DOM和重金属在地下储存过程中转归的相互影响，DOM-重金属协同吸附解吸特性、协同迁移转化规律和DOM对重金属生物毒性的影响，探明DOM影响下重金属对土壤微生物的群落结构、生物量、生物活性等影响，进而从微生物活性和群落多样性角度阐示重金属在土壤中残留引起的毒性效应，揭示再生水储存条件下DOM-重金属的协同作用机制。项目的实施对保障再生水后续安全利用和制定相应的治理措施具有重要的理论意义和应用价值。

我国水资源十分匮乏，城市缺水问题尤为突出。城市污水再生利用、实现污水资源化已成为我国许多城市解决水资源短缺和水环境污染问题的重要策略。随着地下水位下降、海水入侵等问题的加剧，再生水地下储存用于补给地下水，成为水资源循环再生利用的重要途径。然而，不同于天然水源，再生水来源于市政污水增大了将有毒有害物质引入地下水的风险。.研究以再生水地下储存环节为对象，以保障储存和后续利用中的水质安全为目标，研究再生水地下储存过程DOM和重金属在地下储存过程中的转化特性，揭示再生水储存条件下DOM-重金属的协同作用关系，得到再生水地下储存工程中溶解性有机物的累积特性和重金属的污染特征；研究选取天然有机物和活性污泥胞外聚合物作为再生水中典型溶解性有机物组分，开展溶解性有机物和重金属的协同迁移研究，结果表明溶解性有机物存在条件下可显著促进重金属在再生水地下储存体系中的迁移，降低重金属在含水层介质的累积；碱土金属元素Na和Ca的存在下促进重金属在再生水地下储存的迁移，并且增加离子强度对重金属的迁移促进作用增强；在离子强度增加的同时加入溶解性有机物会抑制重金属的迁移，但随着注入时间的增加抑制作用逐渐减弱。项目研究结果对科学制定再生水生态储存利用的水质目标，控制储存过程中的水质劣化以及健康和生态风险，对保障再生水利用安全具有重要的理论意义和应用价值。通过项目经费资助发表论文4篇，获得专利授权1项，待发表论文2篇，培养研究生2名，其中1名已经取得硕士学位，1名在读，2名本科生参与项目研究，并依托项目获得2项大学生创新创业项目。