再生水入渗地下水过程中硝酸盐的迁移和反硝化机制

The dry river cosystems are effectively recovered by the replenishment of reclaimed water in North China, which has been facing the water shortage problem, especially in Beijing. The dry Chaobai River in Shunyi County was recovered by the reclaimed water with high content of nitrate, which is the important groundwater sources of drinking water. Therefore, the groundwate may be at a risk of pollution by nitrate. The site of Chaobai River in Shunyi County is choosed as study area, then, the water tables of different aquifer will be oberserved, and samples of precipitation,reclaimed water, river water and groundwater will be collected. Using nitrogen and oxygen stable isotopes, with the analysis of water table andwater chemistry, We will make research on the variation of water table indifferent aquifers; identification of different forms of nitrogen, characeristics and variation of nitrogen and oxygen isotopes in nitrate; migration of nitrate in the infiltration process of reclaimedwater; variation of denitrification of nitrate and its impacted factors in different aquifers. The migration and mechanism of denitrification of nitrate in the infiltration process of reclaimed water to the groundwater will be illuminated, which would provide the scientific help for the reseanable use of reclaimed water and protection of groundwate quality.

我国华北地区长期面临水资源短缺问题，尤其是北京地区。目前，可以利用再生水补水有效恢复干涸的河流生态系统。潮白河顺义段为北京市重要的地下水饮用水源地，利用再生水补水恢复了干涸的潮白河，但再生水中具有较高含量的硝酸盐。因此，水源地地下水可能面临硝酸盐污染的风险。本研究以潮白河顺义段为研究区，采集降水、再生水、河水和不同含水层地下水样品，基于硝酸盐氮氧稳定同位素技术，结合水位和水化学分析，研究不同含水层地下水位动态变化，以及硝酸盐入渗地下水不同含水层的迁移特征；分析各水体中不同形态的氮以及硝酸盐氮氧同位素的时空变化特征；研究硝酸盐的反硝化作用及其主要影响因素。从而阐明再生水入渗地下水过程中硝酸盐的迁移和反硝化机制，为再生水的合理利用及地下水水质保护提供科学依据。

随着我国人口增长和经济高速发展，我国华北地区水资源供需矛盾变得日益突出，导致我国北方大部分河流呈现干涸状态。然而，城市生活污水处理后的再生水，其水量充足，可用于补充干涸河流。但是，由于考虑到再生水水质，尤其是再生水中硝酸盐等不同氮形态对地下水水质的影响，亟需开展再生水入渗地下水过程中氮形态及转化机制的研究。主要研究了再生水及补水后河水的水质（尤其不同氮形态）和稳定同位素的时空变化特征；研究了不同深度含水层中氮形态分布及其迁移转化特征；再生术入渗地下水过程中硝酸盐的迁移和转化机制及其关键影响因素。. 再生水水化学类型为Na-Ca-Mg-HCO3-Cl型，其氧18稳定同位素表现为从5月到7月的富集过程，7月到11月的贫化过程，且7月时最为富集。河水的硝态氮和总氮在9月份时出现低值，空间上明显分为高值区和低值区。浅层和中层地下水水化学和同位素时间变化不明显，空间变异较大。浅层地下水中铵态氮和亚硝态氮的高值区变异较大。中层地下水中亚硝态氮高值区集中在西北部向阳闸附近。同位素富集区集中，且呈现西南东北方向上条带分布。然而深层地下水时空变化明显，亚硝态氮分为高值区和低值区，9月时同位素相对富集。浅层地下水均受到再生水入渗影响，部分中层和深层地下水受到影响。再生水入渗过程中发生钠、钾与钙、镁离子阳离子交换吸附，硅酸盐的溶解作用，铵态氮硝化和硝态氮反硝化作用。反硝化作用主要发生在浅层和中层地下水，低溶解氧含量、还原水体环境以及富含有机碳含量则有利于反硝化作用的发生，夏季时反硝化作用要高于其他季节。. 研究取得了关于再生水、河水、地下水的水质以及稳定同位素的一定时间序列的原始数据。研究对于基于稳定同位素和水化学相结合的办法研究硝酸盐的迁移转化，以及对于再生水的合理利用及地下水的保护具有重要意义。