地球素有“水的星球”之称，水在推动地球及地球生物的演化、形成与发展过程中具有重大作用。人类及其他一切生物的生存和发展都离不开水，水对于人类的生存、发展具有决定性意义，而人类活动对于水的状态也产生了重要的影响，人与水的这种相互关系主要集中在三个层面：水灾害、水资源和水污染。水灾害威胁到环境的安全，水资源关系到人类的生存，而水污染则直接危害到环境的健康，在本篇论文中我们主要集中关注的是水资源和水污染这两个问题。　　 多少世纪以来，人类普遍认为水是大自然赋予人类的取之不尽用之不竭的天然源泉，因而未加爱惜，恣意污染和浪费。但近年来，越来越多的人们警觉到，目前这种不可持续的水资源利用方式已经对许多地区的人类生活、经济发展和生态环境造成严重的不利影响。　　 世界银行的最新提供的报告警告，世界上近40％的人口难保有足够的洁净用水，世界水资源已经到了严重的不足阶段，联合国世界淡水资源综合评价报告指出。世界上约1/3人口生活在面临中度和高度水紧张的地区，水资源的短缺制约了当地的经济和社会发展，如果不采取措施，预计到2025年世界人口的2/3或近55亿将有面临着这种局面的危险。　　 20世纪80年代以来，中国由于经济社会的高速发展，气候持续干旱，污染日益严重，中国不少地区出现了不断加剧的水资源短缺问题，特别是在北方及部分沿海地区，水资源的供需矛盾十分突出，已成为制约经济和社会发展的重要因素。　　 如何寻找充足的水资源，如何让保证水体质量满足不同需求，这是目前环境水资源类科学家的重要议题之一。针对面临的问题，水资源的开发利用的总体战略应该是：以水资源的可持续利用，支持社会-经济-环境的可持续发展，为此我们需要积极的开发潜在的水资源(开源)，节约利用已有的水资源(节流)，尽快整治严重的水污染(治污)，同时加强水资源的综合管理，以缓解目前严重的缺水危机，使有限的水资源的开发利用获得最大的经济、社会和环境的综合效益。　　 基于以上要求，再生水回灌是扩大污水回用的最有益的一种方式，它也是集开源节流治污于一体的回用方式。城市污水经深度处理后，以土壤基质作为生物反应过滤器，通过土壤含水层的物理、化学和生物作用实现了自然生物链的循环，将其中的污染物质如有机物和病原体进一步去除，使水得到了充分的净化、修复和恢复，从根本上解决了水源的涵养问题，是维护健康良性的水生态循环的一种有益途径。将城市污水再生后回用于地下水回灌不仅可以保护沿海含水层中的淡水以及阻止海水的入侵，扩大地下水资源的存储量，还可减少、阻止并改变地下水水位的下降，控制或防止地面沉降及预防地震，调节水温，保持取水构筑物出水能力，使河流的生态得到不同程度的恢复，溶解氧增加。从某种意义上讲，它是从水的大循环角度出发，集污水处理、污水再生回用以及水资源开发于一身的集成化水处理技术。我国目前已经开展的再生水回灌地下水工程的实际经验表明，再生水回灌在我国广大地区有较好的适应性和可行性，世界上至少已经有40多个国家在进行再生水回灌的研究或工程实施，如美国、日本、阿根廷、澳大利亚、德国、法国、荷兰、沙特阿拉伯、新加坡、以色列等，因此再生水回灌地下水技术在我国将有很好的发展前景。　　 但在再生水回灌项目中也存在着诸多需要引起关注的问题。主要表现在以下四个方面，挑选合适的回灌场地，以及获得准确的场地资料，能够保证场地的正确选择和工艺设计的合理性，并最终保证再生水回灌工程的成功；挑选合适的含水层才能够保证微量污染物在水岩交换作用下得到转化或去除，且不会污染地下含水层和土壤；安全可靠的回灌水水质是再生水回灌的关键问题，世界各国在地下水保护方面都奉行着“以防为主，重在保护”的原则。人工回灌作为人类自觉的、有意识的行为，其对地下水体可能造成的污染必须引起高度的重视；科学合理的地下水评价指标能够帮我们更加合理的评价再生水回灌后的风险性，地下水质量标准(GB/T14848-1993)指标众多，如何提炼出更加具有代表性和合理的指标亦是关注的重点。　　 本论文着重关注上述问题中的最后两个问题，如何保证安全可靠的再生水来用于再生水回灌项目，如何提炼出更加有代表性和易于检测的指标来评价再生水回灌后的地下水水质。再生水回灌到地下以后，回灌后的地下水是否可以重新回用，是否有污染物质在土壤中未得到有效去除而发生累积迁移等，在这个回用过程中是否存在健康风险等其他的问题，因此根据回灌后的场地特征来提炼出有代表性的指标来评价是非常有必要的。但是再生水经过再生工艺处理，污染物浓度含量相对低，短时间尺度内回灌补给地下水，难以对土壤与地下水环境要素产生影响，为了确保再生水回灌补给地下水的水质安全，必须选择科学的水质安全指标。我国在20世纪五十年代大规模采用污水灌溉，尽管污水中的营养物质可以为农作物增产，但带来的危害却不容忽视，在见诸文献的报道中发现污水中的污染物质有可能在土壤中累积，有的甚至迁移到地下含水层中进而污染地下水，因此选择典型污灌区作为研究对象可给予借鉴。　　 本论文选择常年污水灌溉的山西太原小店污灌地区作为研究对象，采集污灌区的的水样和土样，研究的指标包括多环芳烃和重金属指标，并对重金属进行形态分析，来确定在该污灌区在长期的污灌过程中，有哪些有机物在回灌过程有富集现象发生或者向更深的深度迁移了，以及重金属是否超标及重金属的潜在迁移能力。最后对测试的指标进行筛选，提出在该项目中需要重点监控的污染物质指标，本文对其他的指标也做了一些理论上的相关的探讨。　　 我们通过研究，结果揭示出以下结论：　　 (1)通过测试山西小店污灌区的水样(含地表水和地下水)和土壤样，该采样点的多环芳烃污染不甚严重，但表层土壤中EPA16种优控单体均有检出。　　 (2)水样和土样的测试结果揭示该地区有持续不断的多环芳烃输入，且输入比率大于输出比率。芴和菲两种单体在地下1910cm处有检出，含量分布较为均匀，属于强迁移性物质。　　 (3)通过潜在危害指数法、多环芳烃性质和多环芳烃单体分布的特征判断，需重点监控的单体多环芳烃为芴、菲、苊烯、荧蒽、蒽和芘等6种物质，这6种物质也是地下水污染防治和水质安全保障的重要优控指标。　　 (4)由于有机氯农药和多氯联苯这两种物质单体众多，在不同的污灌区检出不同的物质，结合持久性有机物(POPs)的特点和清华大学的研究，我们建议选用可吸附有机卤化物(AOX)指标来表征大部分的有机物的污染程度，在美国国家环保局(USEPA)提出的129种优先污染物中有60％是卤代有机物，而且早在上世纪70年代，AOX指标就在欧洲，如德国、荷兰等国的饮用水研究领域被采用，目前土壤和沉积物中的AOX测试方法有见诸文献。　　 (5)邻苯二甲酸酯类(PAEs)物质由于其“内分泌干扰素”的特点，结合再生水同灌项目，作者建议此指标也应该得到关注，但目前也有证据表明土壤中PAEs可以通过挥发、淋溶、生物或非生物降解和植物吸收等途径消失。　　 (6)研究的8种元素中在表层土壤中有部分元素超过了背景值，说明了重金属元素发生了累积现象。从与背景值比较情况来看，Cr、Cu、Ni、Zn、Hg和Pb超过背景值现象严重。随着更多的污水灌溉，重金属累积现象将会更加严重。　　 (7)通过对整个剖面的重金属元素进行相关性分析发现，该地区的Cr、Ni，cu、Pb和Zn这5种元素的来源较为复杂，存在复合关系或者同源关系，尤其要关注的元素为Cu与Ni元素的来源和污染。有机质与其他7种元素之间的相关性较好，而土壤中有机质含量越高越有利于土壤对重金属的吸附，有助于缓解重金属迁移至更深层土壤中的程度。　　 (8)通过对8种元素的形态分析，可交换态占总量比例的总体的分布规律是随着深度的增加，所占的比例逐渐下降，Cd和cu元素最易被植物吸收，其次是Zn元素。