Artificial Recharge (AR) : system regenerasi : system pemulihan kembali (AR) semakin penting sebagai alat manajemen dalam air untuk meningkatkan kualitas air suatu area tertentu. Kebutuhan untuk membuktikan kinerja pemulihan memerlukan alat monitor baru untuk sistem AR. Kombinasi novel pelacak isotop lingkungan (B, Li, O, H isotop stabil) telah diuji untuk pemantauan AR dari tersier diobati, desalinated air limbah domestik ke dalam akuifer gumuk pantai di Flanders, Belgia. Tidak fraksinasi isotop yang nyata untuk proses pengobatan, yang meliputi rendah pH air RO desalination.The limbah, setelah infiltrasi melalui kolam dan sebelum pemulihan melalui pemompaan sumur dicirikan oleh molar Cl rendah / rasio B (3,3-5,2), dibandingkan dengan 130 untuk 1020 di wilayah studi yang lebih luas, δ11B nilai mendekati 0 ‰, agak homogen nilai δ7Li (10,3 (1,7 ‰), dan 18O dan 2H pengayaan yang berkaitan dengan air tanah ambien akibat penguapan di tambak infiltrasi. ini menganugerahkan untuk theARcomponent sebuah sidik jari isotop dan geokimia unik. Segera hilir dari sumur pompa dan di bagian lebih dalam akuifer tidak ada bukti limbah AR dapat ditemukan, menunjukkan efisiensi pemulihan yang tinggi. Di daerah yang lebih luas dan di bagian lebih dalam akuifer tersebut, bukti isotop pencampuran hujan pesisir dan komponen paleo-tanah segar dengan sisa air laut serta interaksi dengan bahan aquifer. Menggabungkan pelacak beberapa isotop memberikan kendala independen terhadap aliran air tanah dan proporsi pencampuran sebagai pelengkap untuk pemodelan hidrodinamik dan studi geokimia.

Pengantar

Worldwide meningkatnya tekanan pada sumber daya air tanah adalah karena growingdemandand global, regional, penurunan ketersediaan (1, 2). Evolusi ini telah menyebabkan pencarian yang intensif untuk opsi-opsi pengelolaan air alternatif termasuk penggunaan sumber daya air yang tidak konvensional seperti air garam atau air limbah. Manajemen akuifer mengisi ulang (MAR), commonlytermed “mengisi ulang buatan” (AR), semakin penting sebagai sarana untuk secara aktif mengatur keseimbangan sumber daya air tanah dimanfaatkan untuk kebutuhan manusia, terutama air minum dan air irigasi (pertanian) (3). Sedangkan dampak menguntungkan MAR mengenai status kuantitatif air tanah jelas, ada kualitas dampak potensial yang dapat baik menguntungkan dan merugikan: Isi ulang melalui biologis dan kimiawi aktif zona tak jenuh dan akuifer itu sendiri akan mengarah pada perbaikan air infiltrasi kualitas (tanah akuifer Pengobatan konsep). injeksi air tawar dapat memperbaiki kualitas air tanah pada akuifer pantai terancam oleh intrusi air asin atau dalam akuifer benua payau. Tetapi penggunaan air berkualitas rendah seperti air limbah rumah tangga untuk AR menanggung risiko bagi pengguna air tanah dan akhir. Perawatan proses yang tidak hanya dapat selektif tidak efisien berkenaan dengan polutan tertentu (misalnya, residu farmasi atau boron) dan patogen, tetapi bahkan dapat introducenewtypes kontaminan seperti produk sampingan desinfeksi (4).
Tantangan utama dari AR karena itu untuk menilai dan memantau penetrasi air artifisial diperkenalkan ke dalam sistem air tanah alami dan untuk menyediakan estimasi yang dapat diandalkan proporsi pencampuran. Lingkungan isotop telah membuktikan, selama dekade terakhir, sebuah alat yang berharga untuk groundwaterflowconditions mengelusidasi, kondisi hydrogeochemical latar belakang, dan sumber kontaminasi (5, 6). Isotop metode telah berhasil diterapkan untuk konsepsi
dan pemantauan sistem MAR sebagai pelacak dari waktu tinggal air tanah (3H, 3H/3He, 14C) (7-10), pelacak dari dinamika air tanah, dispersi dan proporsi pencampuran (terutama 18O, 2H), dan pelacak transportasi reaktif dan daur hara (δ13C, δ34S, δ15N) (11-14, 10, 8). Kasus spesifik resapan air limbah diperlakukan (7, 8, 10) telah menyelidiki di situs AR skala besar Shafdan, Israel, (15) menunjukkan potensi isotop boron untuk pemantauan ini  jenis injectate. Penggunaan pelacak isotop intrinsik (pelacak hadir dalam injectate) memiliki beberapa keuntungan berkenaan dengan buatan pelacakan (16): Tidak pelacak diperkenalkan yang dapat mencemari sistem; injeksi tracer intrinsik bersifat permanen sehingga pemantauan terintegrasi dari waktu ke waktu dan lebih variasi kondisi operasi; kendala logistik kurang, dan pemantauan dapat dimulai pada setiap saat masa hidup sistem AR. Potensi kelemahan dikaitkan dengan fungsi input kurang terkenal dibandingkan dengan tes tracing buatan, sebagai variasi konsentrasi dan arus di masa lalu yang sering tidak tercatat. reaksi geokimia dan transportasi fisik mungkin mengubah sinyal isotop melalui fraksinasi. Selanjutnya, kondisi utama dari penggunaan tracer isotop lingkungan merupakan kontras signifikan tanda tangan isotop injectate dan sistem reseptor. The “toolbox” isotop menawarkan bagaimanapun pilihan pelacak disesuaikan dengan berbagai jenis injectate (air limbah, stormwater, dan air desalinated, diobati dengan berbagai teknik) dan untuk milieus geokimia yang berbeda dari reseptor. Menggabungkan lebih dari satu pelacak memberikan kendala pelengkap pada aliran air tanah, pencampuran, dan proses biogeokimia. Di sini kita menguji kombinasi baru dari isotop lingkungan (B, Li, O, H) untuk menilai suatu Storage akuifer, Transfer, dan Pemulihan (ASTR) sistem dimana, setelah primer (mekanik) dan ultrafiltrasi sekunder (biologis) dan tersier (disinfeksi, , reverse osmosis desalination) pengolahan air limbah perkotaan yang diisi ke dalam akuifer bukit pasir di pantai Flemish (situs St Andre ‘, Gambar 1a). Untuk situs ini, baik elemen 3D modeling aliran terbatas (17) dan pemantauan kualitas air jangka panjang dilakukan (18) sehingga hasil dari studi isotop dapat divalidasi melalui evidence.The independen unsur yang paling menjanjikan untuk menelusuri AR dengan diperlakukan air limbah adalah boron, elemen sangat mobile yang hadir dalam limbah kota dalam konsentrasi yang sering melebihi 1 mg / L karena penggunaan perborat dalam mencuci bubuk. Hal ini tidak dihapus oleh teknik pengobatan standar dan hanya sebagian oleh RO (19) dan oleh karena itu merupakan pelacak ideal untuk pemantauan infiltrasi air limbah ke dalam akuifer (15). Kisaran tanda tangan isotop yang diamati di alam ini sebenarnya sangat tinggi untuk boron (> 70 ‰). Selanjutnya, boron adalah polutan minum dan air irigasi sehingga pemantauan boron juga mungkin diperlukan sebagai bagian dari penilaian risiko. isotop Lithium beruang potensi tinggi sebagai tracer lingkungan akibat mobilitas elemen dan fraksinasi kuat karena perbedaan masa tinggi relatif antara 6Li dan 7Li (20). Aplikasi untuk masalah lingkungan belum langka (21, 19, 16). Yang berpotensi reaktif pelacak Li dan B telah digabungkan dengan rasio isotop stabil air itu sendiri (18O dan 2H) sebagai tracer konservatif ideal groundwaterflowand pencampuran, sangat sensitif terhadap permukaan penguapan sebelum infiltrasi dan karena itu disesuaikan dengan infiltrasi tambak sebagai sistem injeksi (11).

Bahan dan Metode
Deskripsi situs. Studi kasus terletak di sabuk gumuk di Koksijde di Belgia Pantai Laut Utara. Rata-rata 285m3 / h tersier diperlakukan kota efluen disusupi menggunakan kolam infiltrasi untuk mengurangi ekstraksi air tanah alami untuk produksi air minum dan menahan intrusi garam (17, 22). Luas permukaan kolam resapan adalah 18 200 m2. Air limbah cairan yang keluar dari karya pengolahan air limbah perkotaan yang beroperasi pengobatan primer dan pengolahan lumpur aktif sekunder. Effluent sekunder adalah kemudian dipoles dengan ultrafiltrasi (UF), disinfeksi, dan reverse osmosis (RO) sebelum infiltrasi (Gambar 1b). RO yang dihasilkan filtrat direkondisi dengan penyesuaian pH dan kemudian diangkut oleh pipa (2,5 km) ke situs / isi ekstraksi St Andre ‘(Gambar 1). infiltrasi yang terjadi di kolam ke dalam akuifer bebas berpasir. Diisi air adalah merebut kembali setelah waktu tinggal minimum sekitar 30 hari dalam akuifer gumuk menggunakan 112 sumur pompa. Air tanah diekstraksi lebih lanjut diperlakukan dengan aerasi, filtrasi pasir cepat, dan disinfeksi UV untuk produksi air minum.

Hidrogeologi. Akuifer bebas di sabuk bukit pasir ini dibentuk oleh 25 hingga 35 m tebal deposito berpasir kuartener, di mana, di beberapa daerah, lapisan tipis sedimen berbutir halus terjadi. Mereka berbaring di tanah liat tersier 110mthick, itu sendiri underlain oleh terbatas berpasir untuk akuifer kelanauan. Rincian tentang geologi disediakan dalam Informasi Pendukung. pola Salinitas adalah kompleks: Di bawah bukit pasir, lensa air tawar dibentuk dengan infiltrasi air hujan. Bawah pantai, lensa air asin hadir di atas lidah air tawar. Di daerah polder, selatan bukit, air tawar mengisi air garam randa atas dan bagian bawah dari akuifer (23). Eksploitasi yang berlebihan, yang menyebabkan masuknya air garam dari akuifer bawah wilayah pantai dan polder, mengancam kualitas akuifer bukit sehingga proyek AR dimulai untuk mengisi ulang kembali menyeimbangkan dan ekstraksi.

Sampling dan Prosedur Analitis. Daerah penelitian meluas pada profil (Gambar 1a) membentang dari bagian selatan hulu dari akuifer gumuk atas kolam infiltrasi, dan galeri pemompaan dengan baik ke arah laut, berikut kira-kira groundwaterflowgradient alam. Air sampel selama proses pengobatan (Gambar 1b). Sampel lebih lanjut termasuk air dari sumur ekstraksi, air minum yang disalurkan, ambil satu sampel air hujan, dan sampel air laut (Tabel S1, Pendukung Informasi). Lithium dan konsentrasi boron diukur oleh ICPMS dan konsentrasi ion utama dengan kromatografi ion dan ICP-AES. kesalahan analisis untuk semua unsur terlarut tidak melebihi 5%. isotop Boron, dinyatakan sebagai δ11B versus NBS951, ditentukan dengan spektrometri ionizationmass positif termal (P-TIMS). komposisi isotop Lithium (δ7Li vs L-Svec) diukur oleh Multi-Kolektor ICP-MS, dan oksigen dan hidrogen isotop (18O, 2H nilai; vs VSMOW) ditentukan oleh IRMS setelah equilibrium gas-air. Rincian teknik analisis dan ketidakpastian disediakan dalam Informasi Pendukung.
Hasil dan Diskusi
Isotop Boron. Air laut dan air hujan. konsentrasi boron air laut (4400 mg / L) dan B komposisi isotop (39,3 ‰) diukur di pantai Flemish menunjukkan nilai untuk air laut global (24). Sampel hujan pantai sesaat penelitian ini berlangsung (Juli 2007) jatuh dekat dengan air laut δ11B nilai dengan 34,9 ‰; boron konsentrasi sebesar 4,7 mg / L adalah dalam kisaran yang diukur untuk hujan kosta (dari <2 sampai 26 mg / L ref 25-27). Studi isotop boron dalam hujan menjadi hanya tersedia baru-baru ini (25, 26, 28). hujan Pesisir melaporkan sejauh ini mencakup berbagai macam; hujan paling (Guyana Perancis, Surrey Inggris) adalah sama dengan nilai air laut atau bahkan sedikit diperkaya dengan 11B. Di daerah lainnya (California, Isle of Wight) hujan ditemukan sangat habis di 11B.  Ditangani Injectates kotoran. Isotop boron tanda tangan (δ11B 1,8-4,2 ‰) diamati hulu untuk injeksi (air limbah dan air baku diperlakukan sekunder dan RO) adalah khas untuk air limbah rumah tangga dirawat di negara-negara industri (δ11B mendekati 0 ‰, Gambar 2) karena tanda tangan cukup homogen industri dan Na-Ca-perborat sistematis yang terkandung dalam bubuk cuci (29, 30). Tanda tangan PERBORATE dipertahankan selama proses pengobatan. perawatan sekunder tidak efisien untuk boron, dan RO pH rendah tidak diharapkan untuk mengubah komposisi isotop (19). Air tanah antara Infiltrasi Pond dan Pemulihan. Semua air tanah dari bagian dangkal dari akuifer antara sumur injeksi dan pemulihan boron menunjukkan konsentrasi yang relatif tinggi (248-393 mg / L), / Cl molar rasio B rendah (3,3-5,1), dan nilai-nilai δ11B 1,6-8,5 ‰ (Gambar 3, Tabel S1 dalam Informasi Pendukung). Boron tinggi berasal dari bubuk cuci, Cl rendah / rasio B adalah khas untuk air tawar desalinated (19) yang berasal dari perairan pakan dengan awalnya tinggi B (injectates setelah RO: 4,4-5,2), dan δ11B  nilai-nilai yang dekat dengan mereka yang injectates. Yah WP6 disaring baik dalam (WP6.2) dangkal dan bagian yang lebih dalam dari akuifer (WP 6.1). Kami mengamati kontras kuat kimia air antara kedua tingkat. Air tanah lebih dalam adalah garam yang paling ditemui dalam studi kami (Cl) 207-248 mg / L, dibandingkan dengan 3,6-4,4 mg / L WP6.2). Cl / rasio B 308-328, oleh dua lipat lebih tinggi dari air tanah dangkal antara zona injectionrecovery. δ11B (17,6-19,6 ‰) juga lebih tinggi, sekitar 15 ‰ dibandingkan dengan injectates. Kemungkinan bahwa freshwaters RO-diperlakukan disuntikkan adalah underlain, setidaknya secara lokal, secara alami air tanah payau dengan komponen air laut yang menjelaskan salinitas tinggi, Cl / B rasio, dan δ11B tinggi.

Air Tanah Di luar Zona Injeksi-Pemulihan. Kedua sampel air tanah segera hilir dari sumur pemulihan yang jelas berbeda dari injectates dengan Cl / rasio B 260 dan 281 (dibandingkan dengan 3,3-5,2 untuk zona injeksi-recovery) anda tinggi δ11B (15.4and22.4 ‰). Dalam zona yang lebih luas sekitar theASTRsite, konsentrasi boron rendah (<100 mg / L), Cl / B rasio tinggi (129-1021), dan δ11B sangat bervariasi, mulai dari-7,8-20,4 ‰. Nilai terendah ditemui di tingkat yang lebih dalam dengan baik WP12. Δ11B negatif nilai-nilai khas untuk air tanah termal dari kristal basement (misalnya, ref 31) tetapi juga telah diamati dalam akuifer sedimen klastik (26). Variabilitas dari rasio isotop boron di zona penelitian yang lebih luas dapat dijelaskan dengan mencampur (garis biru pada Gambar 3) dari komponen segar dalam
(Negatif δ11B karena interaksi batuan air) dengan air tanah payau mendalam dan dengan mengisi ulang alami oleh hujan pesisir. Kontribusi komponen salin juga menunjukkan kecenderungan pencampuran byaB-Cl untuk gundukan tanah (S2 Gambar, Pendukung Informasi). Data boron menunjukkan bahwa zona injeksi-recovery terbatas baik berkenaan dengan sistem akifer umum: Segera hilir dari zona pusat, sidik jari khas diperlakukan RO air limbah (δ11B <10 ‰, Cl / B <6) tidak dapat dibuktikan. Senyawa mengisi utama di daerah penelitian adalah air hujan dan air limbah injeksi. Jika pencampuran terjadi antara hujan pesisir dan injectate, model pencampuran dapat dibentuk atas dasar f • δ11Binject • [Binject] + (1-f) δ11Bbackgr • [Bbackgr]) δ11Bmix • [Bmix] (1) dimana [B] adalah konsentrasi boron dan f adalah fraksi injectate. Model ini akan menghasilkan kurang dari 2% dari injectate di WP1.2 sumur dan sumur WP17.2 pemulihan hanya hilir (Gambar 3). Sebagai endmember injeksi, WP22.2 sampel terpilih sebagai air tanah dengan konsentrasi boron antropogenik tertinggi, tetapi memilih salah sampel lainnya dari zona infiltrasi hanya akan sedikit perubahan yang injectate fraksi (<4% untuk WP17.2, <2% untuk WP1.2). Di bawah zona injeksi, air tanah asin dengan isotop berbeda dan tanda tangan kimia menunjukkan stratifikasi geokimia yang jelas dan kurangnya pertukaran vertikal. Air dipompa dari sumur ekstraksi dan didistribusikan, setelah pengobatan komplementer, sebagai air minum (SP6, SP7, 827) adalah campuran dari tanah gundukan alam (maksimum 30 sampai 60%, diperkirakan untuk hujan pencampuran-WP22.2, lebih rendah jika lebih rendah konsentrasi B dipertimbangkan untuk injectate) dan injectate.
Isotop li. Injectates. Baku dan air limbah diperlakukan sekunder sebelum konsentrasi menunjukkan RO sekitar 16 mg / L dan tanda tangan Li homogen isotop (δ7Li dari 13,4 (0,1 ‰, Gambar 4) Li konsentrasi. Di meresap RO sangat berkurang (dengan faktor 30), dan kita amati penurunan yang sangat sedikit nilai δ7Li berkenaan dengan air diperlakukan sekunder (oleh 1,6 ‰, dibandingkan dengan reproduktifitas jangka panjang analitis (0,5 ‰), sedangkan Li adalah terkonsentrasi di sisa air garam, sekali lagi dengan δ7Li mirip dengan input air (13,3 ‰) RO air laut telah. telah terbukti lebih fraksionasi berkenaan dengan isotop Li (19) A menipisnya 7Li dari permeat RO bawah pH rendah kondisi operasi oleh 4,6-12 ‰ diamati. Sampel 532, diambil di outlet tanaman Torreele (titik yang sama dengan SP5 tetapi kampanye sampling sebelumnya) sangat diperkaya dalam 7Li (δ7Li) 22,7 ‰) sehubungan dengan semua sampel limbah lainnya dirawat. Sebuah penjelasan yang mungkin adalah beberapa kontaminasi Li dari NaOH digunakan untuk pH penyesuaian. Efek yang sama diamati di pabrik RO Ashkelon, Israel (19).
Air tanah antara Infiltrasi Pond dan Pemulihan. Konsentrasi Li dan tanda tangan δ7Li (Gambar 4) cukup homogen di zona injeksi-recovery (1,3 (0,4 mg / L, 10,3 (1,7 ‰) dengan kecenderungan yang lebih rendah dibandingkan dengan injectates δ7Li (SP5a + c). Isi Li di RO injectates diperlakukan sangat rendah (0,5-0,6 mg / L) bahwa beberapa desorpsi Li dari situs pertukaran lempung kemungkinan. Hal ini akan menjelaskan baik sedikit peningkatan konsentrasi Li di air tanah (0,7-2 mg / L) dan δ7Li rendah Neoformed mineral. lempung secara sistematis habis dalam 7Li berkenaan dengan cairan pori (39-41), dan nilai-nilai δ7Li bisa sangat negatif (-20 ‰ (42)) sehingga desorpsi Li tanah liat-terikat akan menurunkan yang δ7Li air tanah.
Air Tanah Di luar Zona Injeksi-Pemulihan. Li konsentrasi dalam akuifer luar zona injeksi-recovery menunjukkan korelasi yang sangat baik antara Li dan Cl (Li (mg / L)) 0,056 × Cl (mg / L) + 2,59, R2) 0,95, n) 9, Gambar S1, Pendukung Informasi). Tingkat mendalam WP6 jelas merupakan salinitas yang tinggi mixingendmemberin sistem. isotop Li menunjukkan pengayaan di 7Li berat dengan meningkatnya konsentrasi Li dan salinitas. kisaran yang diamati di sini untuk airtanah alami (11,7-17,6 ‰) jatuh pada kisaran keseluruhan Li terlarut di permukaan air tanah-dan (6-36 ‰ 20, 21 39). langsung hilir dari zona injeksi menunjukkan konsentrasi Li dan δ7Li penengah antara air tanah dari zona pemulihan dan air tanah di sekitar yang lebih besar dari situs Sampel. Kontras antara air tanah dan air tanah zona pemulihan eksternal untuk isotop Li dan Li kurang mencolok dibandingkan dengan boron, tapi tetap, hilir dan air tanah artifisial geokimia diisi ulang tidak tumpang tindih. Air dari sumur galeri pemulihan (SP6 +7, 827) pengeringan baik artifisial dan bagian-bagian alami diisi akuifer homogen yang rendah menunjukkan konsentrasi Li (sekitar 3 mg / L) dan nilai δ7Li (15,6 (0,4 ‰) di atas berbagai sampel air tanah.

Stabil Isotop dari Molekul Air. Semua air limbah mentah dan diperlakukan (kecuali 532) menunjukkan sangat homogen tanda tangan isotop stabil (mean 18O) -6,6 ‰ (0,1, berarti 2H) -42,4 ‰ (0,4) sehingga proses pengobatan secara keseluruhan termasuk RO dapat dianggap sebagai non-fraksionasi ( Gambar 5). Air tanah di luar jatuh zona injeksi-recovery atas meteorik Global Water Line, GMWL, 2H) 8.2 × 2H + 10,8 (43), khas untuk hujan yang berasal dari samudra terbuka. Semua air tanah antara kolam dan sumur resapan pemulihan menunjukkan korelasi linier dengan kemiringan lebih kecil dari GMWL (2H) 5.1 × 2H – 9,8). Lereng <8 merupakan karakteristik untuk saluran penguapan lokal (LEL (44)). Perpotongan dengan ‰ (2H) GMWL -42,9 dan 18O) -6,55 ‰) identik dengan rata-rata masukan limbah (SP1 untuk SP5c). Menggunakan model penguapan ref44, mengasumsikan suatu uap atmosfer 2H) -86 ‰ dan 18O) -12 ‰, meanair suhu 10 ° C, dan komposisi input dihitung air, lereng diamati sesuai dengan penguapan pada kelembaban relatif 75% . Tingkat penguapan kuat dihitung (WP22.2 contoh) tidak melebihi 5%, tetapi ini akan menjadi nilai minimum untuk air danau, mengingat beberapa pencampuran air tanah nonevaporated dan menyusup dapat diharapkan. Sampel air tanah segera hilir dari zona resapan-recovery (contoh WP1.2 dan WP17.2) jatuh pada GMWL, yang menegaskan tidak adanya aliran injectate signifikan di luar sumur pompa. Air di bagian lebih dalam dari akuifer (WP6.1 dan WP12.1) adalah, secara independen dari salinitas mereka, dipisahkan dari isotop berat (18O dan 2H) sehubungan dengan air tanah lain dan menunjukkan beberapa penyimpangan dari GMWL tersebut. Kita bisa menduga komponen paleo-recharge menyusup dalam kondisi iklim lebih dingin di masa lalu. nilai 18O dari <-7 ‰ di Belgia air tanah menunjukkan komponen Pleistosen (45). Aslight kontribusi air laut seperti yang ditunjukkan untuk WP6.1 oleh δ11B, δ7Li, Cl, dan konsentrasi Li tidak akan secara signifikan menggeser nilai isotop stabil. Konservasi palaeogroundwaters saline (sampel WP6.1) di bawah zona injeksi-recovery menunjukkan tidak adanya pencampuran vertikal.
Implikasi di Daerah Aliran dan Kesimpulan pada Metode yang. Semua empat sistematika isotop yang digunakan dalam studi ini mengarah pada kesimpulan yang sama: injectate ini terutama terbatas pada akifer dangkal dalam batas-batas tambak sumur injeksi dan pemompaan. Hal ini sesuai pemodelan aliran air tanah (17) dan pemantauan jangka panjang dari perubahan kualitas air tanah dalam jumlah besar sumur observasi dan air injeksi dan air ekstraksi dan suntikan dan tingkat ekstraksi (18). Segera hilir dari sumur pemulihan, tanda tangan khas injectate (/ Cl rendah rasio B, δ11B mendekati 0 ‰, rendah δ 7Li, pengayaan evaporatif di 18O, 2H) tidak dapat dibuktikan, dan fraksi injectate, dihitung di pangkalan isotop boron, di bawah 4%. Hal ini menunjukkan efisiensi pemulihan yang tinggi untuk sistem ASTR St Andre ‘. Zona infiltrasi ini, setidaknya secara lokal, underlain oleh air tanah payau, mungkin dengan komponen air laut. O, analisis isotop H untuk bagian dalam akuifer tersebut menunjukkan komponen Palaeo-recharge mungkin usia Pleistosen. Fitur-fitur ini menunjukkan tidak adanya pertukaran injectate dengan tanah yang lebih dalam dan kekangan vertikal dari sistem ASTR.
Boron, pada konsentrasi tinggi dibandingkan dengan latar belakang dan tidak isotopically difraksinasi oleh perlakuan, memiliki potensi tertinggi sebagai tracer campuran injectate-air tanah, karena tanda tangan isotopik didefinisikan dengan baik limbah dirawat dan kontras yang kuat dengan hujan pesisir sebagai komponen utama lainnya mengisi ulang . variabilitas kuat isotop boron dalam sistem airtanah alami menunjukkan latar belakang geokimia kompleks, dengan air garam dan interaksi sisa air batu, misalnya, pertukaran kation. Seperti perilaku nonkonservatif akan membatasi aplikatisinya pada akuifer dengan kandungan lempung yang tinggi dan untuk perairan disuntik dengan boron rendah: Penghapusan sebagian besar boron air terlarut ke permukaan tanah liat akan meninggalkan sisa boron diperkaya dengan 11B sehingga mengubah tanda tangan isotop awal (24 ). Mengingat data yang sangat terbatas sehingga jauh pada isotop Li dalam sistem lingkungan groundwaterandhumanimpacted, hanya kesimpulan awal dapat ditarik dari studi kami: (1) diamati keseluruhan kontras (variasi total 15,6 ‰) yang jauh cukup tinggi (dibandingkan dengan ketidakpastian analitis ) untuk menggunakan isotop Li untuk melacak air tanah pencampuran, salinisasi, dan akhirnya, polusi. (2) air limbah diteliti memiliki δ7Li homogen, namun lebih banyak data yang dibutuhkan untuk menilai apakah tanda tangan Li isotop limbah-spesifik ada. (3) Li dan rasio isotop yang mungkin tidak bersikap konservatif karena interaksi dengan bahan akifer (tanah liat, hidroksida, dll) tetapi fraksinasi isotop asosiasi tersebut belum eksperimental dengan baik dibatasi. (4) Lithium erat berkorelasi dengan klorin, mengungkapkan bunga untuk studi sumber salinitas pada akuifer pantai dan salinisasi atau proses menyegarkan.
isotop stabil air (O, H) secara khusus diadaptasi untuk mempelajari pencampuran komponen AR menyusup melalui kolam infiltrasi yang disebabkan oleh perubahan yang berbeda dari tanda tangan isotop selama penguapan. Pemantauan kolam komposisi air dan hujan selama siklus hidrologis akan memungkinkan perhitungan pencampuran tepat dan perkiraan kerugian evaporatif dari kolam infiltrasi. isotop air stabil juga memberikan kendala pada waktu tinggal dan stratifikasi vertikal dalam tubuh air tanah (yaitu, keberadaan paleogroundwater).
Kombinasi isotop stabil dalam penelitian ini tampaknya secara umum berlaku untuk sistem ASTR menggunakan air limbah diperlakukan sebagai kolam air umpan dan infiltrasi sebagai sistem resapan, khususnya dalam konteks akuifer pantai dengan air laut atau intrusi Palaeo-air laut. Alat isotop bersifat komplementer untuk metode konvensional seperti tes pelacak buatan, penyelidikan sumur bor, pemodelan hidrodinamik, dan pemantauan kimia. Sebuah kuantitas penting dari informasi yang diperlukan untuk model air tanah skala penuh 3D, termasuk geologi, kondisi batas, distribusi air tawar-garam, dan pola resapan, dan mereka dikalibrasi pada time series kepala dalam sejumlah besar sumur dikumpulkan selama beberapa tahun. Namun, karena ketidakpastian parameter masukan model tidak mungkin bisa “membuktikan” kinerja pemulihan  sistem AR. pengukuran Independen diperlukan, seperti kimia dan pemantauan isotopik. Kimia pemantauan dapat menghasilkan hasil yang ambigu, khususnya dalam konteks dengan latar belakang salinitas yang kompleks alami. Di sini sekali lagi, memperkirakan efisiensi pemulihan mungkin membutuhkan sejumlah besar sampel yang dikumpulkan selama tahun di sumur yang berbeda (18). Isotop pelacak masih akan indikator sensitif dalam kasus di mana perairan disuntikkan memiliki sebuah chlorinity (misalnya, air limbah tanpa RO) atau konsentrasi boron mirip dengan nilai latar belakang (16). Bahkan jika perilaku nonkonservatif karena proses serapan dalam akuifer tanah liat yang kaya dapat menjadi kendala bagi B dan Li, mereka tidak sensitif terhadap proses redoks, sangat penting untuk menghilangkan kontaminan organik dalam sistem ASTR, sehingga memungkinkan untuk penyebaran membedakan dari biodegradasi seperti senyawa. Kombinasi pelacak beberapa isotop dengan perilaku benar-benar independen, termasuk zat terlarut (B, Li) dan air (O, H), akan memberikan kendala tambahan yang kuat mengalir model, sehingga mengurangi ketidakpastian yang terkait dengan hidrodinamika sistem ASTR.
Ucapan Terima Kasih

RECLAIMWATERis didukung oleh Komisi Eropa di Perubahan Global dan Ekosistem Sub-Prioritas Kerangka Program keenam. Penulis mengucapkan terima kasih kepada tiga tinjauan anonim atas komentar konstruktif mereka.  Informasi Pendukung Tersedia  bahan tambahan dan metode, tabel, dan tokoh yang disebutkan dalam tulisan ini diberikan. Bahan ini tersedia secara gratis melalui Internet di http://pubs.acs.org.

Leave a Reply