水是生命之源，人类的生存和发展都离不开水，同时水也是维持生态平衡的主要物质基础之一。按照自然界的动态平衡规律，水资源虽然有限，但是如果在合理范围内，是能够满足人类需求，可以循环利用的。但是在很长一段时期内，由于人类错误的观念——水是取之不尽用之不竭，导致人类大幅开采地下水，而且由于使用不当，造成了水资源的巨大浪费。与此同时，水资源的污染也越来越严重。水资源短缺与污染之间形成一种恶性循环，给社会经济的发展带来了极大的危害，已对人类的生存构成了威胁。　　 在水资源管理体系中，人工回灌地下水是实现水资源再生的有效途径，主要是把污水处理厂二级出水经过深度处理，通过土壤渗滤或井灌的方式回灌到地下。其中，再生水经过包气带时，借助于发生在土壤中的物理、化学和生物过程，发生吸附、微生物降解及其它化学反应来去除污染物，从而大幅度提高再生水土地处理后水质。在再生水经过SAT系统回灌地下水的过程中，土地处理系统可进一步降解水中的有机物，去除大肠杆菌、N、P等，减少消毒副产物的浓度及其生成潜力。然而土地处理系统能有效去除病原菌，但是这并不代表没有病原菌通过包气带，到达含水层，从而污染地下水的可能。　　 基于此，清楚理解病原微生物如大肠杆菌在土壤与地下水环境中的迁移对保护地下水资源与环境，保障地下水水质安全有着重要的意义。　　 本实验首先从污水处理厂二级出水中，通过富集培养基和鉴别培养基分离得到纯种细菌，进行生理生化鉴定实验后，确定分离得到的细菌为大肠杆菌，并将其作为目标微生物，研究不同介质及流速对微生物在介质中的运移影响。　　 影响因子实验中，对实验所用介质进行颗粒分析，经测试，介质一为粉(砂)壤土，介质二为砂土，介质三为砂。采用大肠杆菌和上述三种介质作为实验材料，在不同流速条件下对其分别进行示踪剂及微生物运移实验。实验过程中尽量减少微生物的变化，例如微生物的生长、死亡以及溶液中微生物浓度等因素的影响。实验结果证明了介质过滤吸附对微生物的运移作用，其运移结果与粒径大小相关，粒径越小，截留效果越好。此外，微生物的迁移还与渗透流速相关，在不同的流速条件下，流速越大，停留时间越短。在低流速条件下，可以大大增加微生物在土壤与地下水环境中的停留时间，从而降低微生物进入地下水的可能。　　 另外，根据《城市污水再生利用地下水回灌水质GB/T19772-2005》标准中城市污水再生水地下水回灌基本控制项目及限值，实验室自配再生水模拟溶液，主要包括：硫酸盐250mg/L，氯化物250mg/L，CODMn40mg/L，硝酸盐(以N计)15mg/L，氨氮(以N计)1.0 mg/L，总磷1.0 mg/L。为了强调突出微生物在介质中的迁移特征，溶液中微生物浓度采用城市污水处理厂出水二级排放标准中规定浓度限值，即105个/L。采用粉(砂)壤土作为实验材料，通过控制容重法装填柱子，用无菌蒸馏水饱水后，对柱子进行冲洗。实验过程中，定时采样，测试出水的流速、电导率、总氮、CODMn以及目标微生物浓度，第一次回灌后由于柱子堵塞，进行一次自然落干。整个实验过程中，在出水口未检测到目标微生物，其他指标均达到吸附饱和，然后在出水口浓度与进水口浓度相当。在实验结束后的柱子剖分，并分别取不同深度介质样品进行目标微生物浓度测定。　　 实验结果发现，柱子从上至下，目标微生物浓度降低，并在柱子最底层也检测到。与前面影响因素实验不同的是，土柱对微生物的截留明显增加，说明实验所用溶液的变化会对微生物在介质中的迁移产生影响，从而提高对微生物的去除效果，降低其穿透含水层到达地下水的可能性，对实际现场操作提供一定的参考意义。采用HYDRUS1D软件中的平衡方程模型对实验数据进行模拟，对示踪剂实验数据进行参数反演，得到土柱弥散系数，并且对微生物实验数据的模拟也取得了较好的效果。在模拟再生水回灌实验中，在原有模型方程的基础上，加入生物项，使模型更为全面。