本研究选择甘肃庆阳环县毛井乡龙柏山村阴庄自然村徐朝生农户水窖、二条硷村李耀雄农户水窖、杨东掌村芦草渠然村李治江农户水窖和龙柏山村李洞子自然村王培学农户水窖为目标区域，该地区的集雨窖水水源地类型多为土路面、水泥地面、瓦屋面，如表1所示。

环县属于西北地区，但靠近秦岭以南的西南地区，处在中国季风区与非季风区的分界线上，属于严重缺水地区，从图1和图2可以看出该地区使用水窖是一种可以缓解当地水资源短缺的有效措施。根据取样原则，本研究选择甘肃庆阳环县毛井乡龙柏山村阴庄自然村徐朝生农户水窖(见图3)、二条硷村李耀雄农户水窖(见图4)、杨东掌村芦草渠自然村李治江农户水窖(见图5)、龙柏山村李洞子自然村王培学农户水窖(见图6)。

集雨窖水的浊度是由于水中含有泥沙、粘土、有机物、浮游生物等污染物造成的。在降雨过程中，初降雨水中含有大量的泥砂、灰尘及树叶碎片等，降雨刚开始时雨水浊度较高，随着降雨历时的延长，雨水中的悬浮物经冲刷减少，浊度值也随之减小。

表1. 集雨水源地类型与特征

图1. 中国水资源分布图

图2. 甘肃省近10年平均降雨分布图

图3. 甘肃庆阳环县毛井乡龙柏山村阴庄自然村徐朝生农户水窖

图4. 甘肃庆阳环县毛井乡二条硷村李耀雄农户水窖

图5. 甘肃庆阳环县毛井乡杨东掌村芦草渠自然村李治江农户水窖

图6. 甘肃庆阳环县毛井乡杨东掌村芦草渠自然村何正富农户水窖

集雨窖水中的有机物主要为天然有机物。COD_Mn是反映水域受还原性物质污染的一个重要指标 [ 16 ] 。UV254是衡量水中有机物指标的一项重要控制参数，可以作为总有机碳(TOC)，溶解性有机碳(DOC)、以及三氯甲烷(THMS)的前驱物(THMFP)等指标的替代参数。

集雨窖水中氨氮的来源主要为雨水中含氮有机物受微生物作用的分解产物，氨氮虽然对人体健康没有直接影响，但是也反映了集雨窖水的污染程度。集雨窖水中较高的氨氮含量，会促进集雨窖水中的亚硝化细菌滋生，导致水中的细菌超标。

集雨窖水中微生物污染是集雨窖水污染的主要污染物之一。细菌总数是大肠菌群数、病原菌、病毒及其他细菌数的总和。大肠菌群数是每升水样中所含有的大肠菌群的数目，是水体被粪便污染程度的卫生指标。因为集流场周围的卫生条件普遍比较差，经常有牲畜和家禽活动，或者有的距离厕所垃圾堆较近，集雨窖水受到不同程度的微生物污染。

集雨窖水中氟元素的来源主要有地下水中氟元素、地表水中氟元素和雨水中氟元素组成。1) 地下水中氟主要来自与之接触的含氟矿物中氟经复杂的物理-化学过程进水中并在相应的水化学环境保持平衡。2) 地表水中(主要是地面径流)氟受黏土、矿物中氟的吸附-溶出过程控制。3) 雨水中的氟则来源于大气中的氟。

所取得水样是在2018年1~4月份，此时正是环县地区枯水时期，水样1取样地为环县毛井乡龙柏山村阴庄自然村徐朝生农户水窖(见图3)，送检单位西安国联质量检测技术股份有限公司；水样2取样地为环县毛井乡杨东掌村芦草渠自然村李治江农户水窖(见图5)，送检单位甘肃馨宝利环境监测有限公司。窖水水样1号和水样2号相比对有28个检测项目，水质指标及检测结果见表2。通过表2可以明显看出2号水样水质比1号水质水样水质差，从图5和图3相比较，水窖周边环境对水窖水质的影响很大。

1) 酸度计PHS-ZF；

2) 离子色谱仪IC1010；

3) 紫外可见分光光度计UV5200

4) 紫外可见分光光度计UV2600；

5) 原子吸收分光光度计WFX-210；

6) 原子荧光分光光度计AFS-830。

人工生态系统 [ 23 ] 是一种新型的集雨窖水前处理技术，运用生态方法处理集雨窖水既可以满足人们对水的需求，又可对环境的质量有所提升，因此是一项拥有广阔研究前景的窖水前处理技术。人工生态系统投资低廉，推广价值高且应用范围广，运转维护及管理方便、工程基建和运转费用低，对于负荷变化适应能力强，特别适合环县地区以雨水为饮用水水源的农村集雨工程 [ 24 ] 。人工生态主要经过土壤及植物根系的吸附作用以及微生物对污染物的降解转化等诸多错综复杂的反应过程 [ 25 ] 来消减雨水中的污染物。人工生态系统前设气浮集雨窖水沟，汇集雨窖水流入人工生态系统。生态系统由单一生态廊道组成，植被通常选用红豆草和苜蓿混种。人工生态系统在降雨过程中生态沟中的植被带对各种径流污染物均有一定的消减作用，在进水水质和进水量稳定的条件下，人工生态系统工作稳定，在降雨期间，主要是以土壤和植物根系的吸附、过滤、截留以及微生物的分解作用为主去除雨水中的污染物。雨水在流经人工生态系统时，植物对污染物的消减作用随着生态廊道的长度而增强。在不同降雨强度条件下，植被带对水质指标的去除率差别很大，降雨强度越大，去除率越小。土壤含水率对于浊度、SS去除率影响较小，而对CODMn、氨氮、总磷影响较大。总体上冰草对雨水污染物的消减作用优于紫花苜蓿和红豆草。

根据陈现强所做关于不同廊道对集雨窖水径流污染物的消减的实验 [ 26 ] 可知，在2 h的降雨过程中，浊度、SS的去除率主要依靠土壤及植物根系的吸附、过滤和截留作用，人工生态系统对集雨窖水径流中的浊度、SS的去除率很高，水中的悬浮物、泥土、砂粒、胶体等物质可以很好的被土壤吸附和截留，同时植物的根系作用也会增强过滤效果，而且人工生态系统对CODMn去除几乎处于稳定状态，对集雨窖水中氨氮的去除效果也比较理想。张国珍，杨远超的现场综合试验结果表明人工生态系统对集雨窖水中主要污染物浊度、CODMn、氨氮、及SS均有一定的消减效果，人工生态系统是集雨窖水前处理的有效手段，可有效去除雨水中的主要污染物，对集雨窖水水质起到有效的保护作用。

超氯消毒是储水消毒方式中较为普遍的做法，然而由于人力、物力和技术上的原因，这种方式很难实现对存储的集雨窖水的持续消毒，不科学也不便于采用。目前，国内外正在兴起使用缓释消毒技术，是一种较好的且适宜有效的方法，逐渐成为储水消毒的新的研究方向。

缓释消毒技术 [ 27 ] 是将消毒剂的有效消毒基质和载体(普遍采用高分子材料)用特定技术结合在一起，然后置于受体环境中。载体上有效消毒基质以主动扩散或者被动振荡等方式持续有效的释放消毒剂有效成分到需要消毒的水环境中，受体水环境的有效消毒成分可在预先设定的浓度范围内实现稳定维持。根据杨远超的缓释消毒剂在模拟水窖中消毒的实验 [ 28 ] 可知：装载缓释消毒剂的微型控释装置具有消毒杀菌的效果，模拟窖水的细菌总数和大肠菌群数的杀灭率达到100%，同时降低了缓释制剂在水体内的总体余氯含量。微型控释装置有效的限制了缓释消毒剂释药量，明显的降低了水体余氯含量，延长了药剂的使用时间，在避免药剂浪费的同时，有效的减少了氯量超标产生的消毒副产物。