新疆干旱区再生水地下储存模式及健康生态风险研究

Water resource is crucial for Xinjiang arid area. Both water quality and water quantity are important for the development of local development. To promote novel usable water source and improve water utilization efficiency on the basis of water quality assurance is the key point for solution of agricultural water issue. This research project aims at providing a feasible technical tool of "groundwater bank", which is suitable for water recycle and security in arid area, by utilizing the reclaimed water from urban sewage treatment plant. Based on field work and lab scale comparative experiment, this project is focused on selection of "groundwater bank" mode for arid area through the study of arid vadose zone with its soil and microbial property, the hydraulic characteristics and pollutant removal efficiency, and related indicators for water security, health and ecological risk analysis via modeling of "groundwater bank" and identifying the controlling factors. This research will contribute for the understanding of "groundwater bank" technical tool and provide the fundamental for the future field application in Xinjiang arid area.

新疆水资源极为短缺，水质和水量对本地区经济发展至关重要。在充分保障水质安全的前提下开拓新的可利用水源并提高水资源利用率，是缓解新疆水资源短缺状况的关键所在。本项目以城镇污水处理厂再生水为主要研究对象，旨在提出适用于干旱区水循环和水资源安全的"地下水银行"技术方案。本项目结合场地调查与比较实验研究，分别就干旱区"地下水银行"模式、主要污染物在包气带土壤层及地下水中的迁移转化规律、以及再生水回灌后区域土壤层及地下水环境变化与生态安全开展研究和分析，在充分了解干旱区包气带土壤和微生态特征的前提下，探求包气带土壤层的水力学特征及污染物去除效率，筛选合适的"地下水银行"模式，通过评价污染物在包气带土壤层及地下水中的迁移转化机制确定再生水回灌的水质安全指标，并通过建模分级量化"地下水银行"的健康生态风险，提出风险控制的关键因素，为"地下水银行"技术方案在新疆干旱区的应用提供坚实的理论依据。

新疆极端干旱缺水，多数地区地下水超采导致地下水位下降、水质恶化。而城市污水资源循环利用率低，再生水利用潜力巨大。目前再生水补给地下含水层是再生水利用的前沿领域。在新疆若能充分利用再生水，将有利于缓解水资源紧缺和由于地下水超采导致的含水层枯竭等问题，有利于改善水环境和提高水重复利用率。.新疆再生水利用才刚刚起步，为开展再生水地下储存技术探索性研究，结合新疆实际情况，筛选适宜的再生水地下储存模式；以室内模拟土柱试验为主要手段，研究再生水渗滤后，主要污染物在干旱区包气带土壤层和地下含水层中的迁移转化机制；分析再生水地下储存区域土壤环境与地下水环境的变化，评估可能存在的健康和生态风险；明确再生水地下储存的健康与生态风险的控制因素，并提出相应的控制对策。.取得重要结果有：对新疆干旱区再生水地下储存的场地进行评价与选址，分析再生水地下储存模式的可行性与适用性；分析新疆特别是乌鲁木齐市污水及再生水利用及其水质状况，分析干旱区再生水地下储存的可行性和安全性，研究再生水利用及再生水地下储存的水质标准适应性，评价再生水水质安全；通过室内土柱试验，揭示荒漠土壤渗滤系统主要污染物迁移转化规律，掌握荒漠土壤氨氮吸附性能，阐明不同质地土壤对氨氮的吸附作用机制与差异；总结再生水地下储存的健康风险与生态风险评价方法，确定潜在风险因子，提出健康与生态风险控制的主要因素和对策。.取得的关键数据主要包括：主要污水处理厂和再生水厂水质监测数据；研究区土地利用状况及水文地质特征等数据资料；土壤采样点的物理、化学性质指标检测数据；室内土柱渗滤试验数据；土壤氨氮吸附性能试验数据等。.上述主要结果和数据不仅是支撑该项目的基础数据，为今后研究干旱区再生水地下储存技术奠定基础，为新疆干旱区再生水安全利用提供技术支撑，而且也是为准噶尔生态环境观测研究站的建设提供数据和成果的积累，对项目依托单位及其重点实验室的学科建设具有重大科学意义。