城市污水再生、水资源可持续循环利用已成为全球许多国家和地区解决水资源短缺和水环境污染问题的重要策略。以城市二级出水、雨洪水及其他地表水体为源水,再生回灌至地下含水层中,是全球倍受关注的水资源高效循环利用新途径,也是我国国务院《水污染防治行动计划》及《节水型社会建设“十三五”规划》等国家战略积极推动的议题。研究这一过程水质安全风险与关键控制技术是这一领域的核心科学问题。由于再生水源水的多样性、地区差异性及再生处理工艺的限制性,回灌水中可能含有一些病原微生物,储存过程中存在扩大病原微生物污染范围的风险,可通过饮用、接触等多种途径借水传播而引起传染病的流行,给人类健康带来巨大危害。国内外已有的再生水地下储存水质风险的研究,主要聚焦于化学物质的迁移扩散风险,针对回灌渗流体系下生物安全性的研究尚不多见。基于再生水源水水质差异及地下回灌过程的特点,病原微生物在不同类型再生水回灌体系下的迁移行为可能存在较大差异,亟待开展系统的对比研究。同时,在渗流路径上寡营养、低溶氧等条件胁迫下亦可能产生细菌成孢（内生孢子,芽孢或简称孢子）抵御机制,细菌及其孢子的随流运移机制有何区别、其污染扩散的风险增减尚不明确。进一步考虑到常规消毒工艺对孢子灭活效果有限,研发新的技术方法、有效控制回灌水中孢子（及其他病原微生物）的浓度水平是规避水质生物安全风险的重要内容。基于上述三大问题,本文开展了针对性的研究,主要成果简述如下:（1）探究不同水源培养的大肠杆菌迁移行为,对比不同水源地下回灌过程中存在的微生物扩散风险。选取长春市北郊污水处理厂的二级出水、长春市伊通河河水和天然雨水三种水体为再生水回灌水源,运用一维石英砂柱渗流实验模拟再生水地下回灌过程,揭示不同水源中菌的迁移机制。二级出水回灌过程中大肠杆菌截留量最高,地表水次之,雨水回灌过程中菌的截留量最低。研究发现,大肠杆菌表面性质对菌的沉积起到一定影响,回灌水源有机质组成差异及水化学背景等因素起到主要影响。水源中离子组成（IS,Ion Strength）差异对菌的截留量起主导作用,运用XDLVO（Extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek）理论对细菌与颗粒介质间的作用能分析,二级出水中二级能量最小值高于地表水,雨水中最低。二级能量最小值越大,菌越易沉积到颗粒介质表面。以上研究表明,不同回灌水源中水化学条件的差异,导致菌的迁移行为及扩散风险存在差异,雨水中菌的迁移风险较高。（2）基于以上探究,本文选取了枯草芽孢杆菌及孢子作为指示菌,探究不同IS条件下菌和孢子迁移机制,模拟再生水地下回灌过程中典型菌的迁移行为,对比菌和孢子的迁移机制及扩散风险。运用一维石英砂柱渗流实验模拟菌和孢子的迁移过程,运用ADR（Advection Dispertion Retention）方程对结果进行拟合。水溶液中离子强度为1 m M时,细菌和孢子有较强流动性,较高的质量回收率（>75%）;离子强度为100 m M时,菌的质量回收率下降到58.05%,孢子回收率仍保持在74.54%。在较高的IS范围内,孢子的流动性明显高于菌。对菌和孢子的表面性质、穿透曲线分析表明:吸附力、剪切力和阻塞机制对菌的沉积产生了一定的影响。XDLVO理论表明,IS为1 m M时,EDL（Electrostatic Repulsion）力影响颗粒沉积,在100 m M离子强度下,VDW（Van Der Waals Attraction）和AB（Lewis Acid Base）力在颗粒的沉积中占主导地位,细菌的VDW高于孢子,更易于发生吸附过程。以上研究表明,孢子的流动性远高于细菌细胞,不受水化学条件的影响,孢子在再生水地下回灌过程中存在较高的污染风险。（3）探究新的技术方法实现了对回灌水源中孢子浓度的有效控制,降低再生水回灌过程中微生物污染风险。利用微气泡强化光催化技术,能够实现高效清洁的灭活效果。实验选用Ag和N掺杂Ti O2进行可见光催化反应,光催化7 h后,孢子的灭活效率达到92.3%和63.3%,微气泡强化光催化反应过程中,反应时间为1 h时,孢子的去除效率分别达到66.7%和43.7%,催化效率分别提高了65%和77%。微纳米气泡法通过增加水中DO（Dissolved Oxygen）,加速反应过程产生更多的·OH和·O2-等强氧化性自由基（ROS,Reactive Oxide Species）,3DDEM（Three-Dimensional Fluorescence Spectrum）和TEM（Transmission Electron Microscope）结果表明,ROS破坏孢子外壁,导致细胞内溶物流出,同时对有机质进行降解。微气泡强化可见光催化反应对孢子的灭活起到促进作用,降低了回灌水源中的微生物污染风险。