我们发现自己处于一个独特的历史时期，人口膨胀和城市密度的指数增长导致水的需求远远超过供应。全球变暖和气候变化进一步加剧了这种情况，造成天气模式异常，并导致严重干旱、洪水和疾病。尽管几个世纪以来，这些挑战一直伴随着我们，但它从未像我们今天所经历的那样凶猛和频繁地冲击人类文明。这就更加强调了加快我们的技术解决方案的需要，并在问题出现之前预测它们。有三个领域将或应该对我们现在和未来解决环境问题的方式产生一些影响:新兴污染物、可持续性和智能基础设施。

新出现的令人关注的污染物

新出现的令人关注的污染物，无论是化学污染物还是微生物污染物，都在出现，因为它们要么是新的，要么在过去不是问题，但后来被发现是问题。连接的线索是，这些污染物会带来一些健康风险，但由于信息或证据不足，尚未得到确认和监管。从治疗角度来看，新出现的污染物在几个方面仍然是一个挑战。一是在痕量水平上对这些微量污染物进行分析检测；另一个是从废水和饮用水中去除这些污染物。我们对它们在环境中存在的理解仅限于我们的探测能力在不断发展。在严格执行质量保证、质量控制和标准化协议的同时，需要不断将测量的灵敏度和准确性推向极限，以确保全面的比较基础。目前，许多新出现的污染物都是使用实验室中使用高端分析仪器处理的离散水样进行测量的。然而，目前的趋势是实时或在线检测水系统中的目标污染物，特别是那些具有严重健康风险的污染物。实时检测此类污染物的能力将允许采取快速反应措施，以应对意外或故意的威胁。这一领域仍有很大的发展空间，但进展令人鼓舞。

除了检测方法外，还需要改进处理方法，因为并非所有新出现的污染物都能用现有技术有效去除。新材料在处理过程中的应用提供了新的机会，而不同处理方法的组合允许更有效和更彻底的去除，尽管成功程度不同。最终，目标是将污染物浓度降低到不会对环境造成风险的水平。这就引出了一个问题：什么水平是合适的？对于化学品而言，对生态系统和人类健康风险的理解似乎不可避免地滞后于新出现的污染物的产生，需要做更多的工作来预防健康风险，而不是事后作出反应。还应在环境相关浓度和时间范围内对混合物进行相关生物测定，以便对风险进行更现实的评估。

随着大量新出现的污染物浮出水面，有必要不断更新污染物目标清单。随着一些污染物从生产中逐步淘汰，新的污染物被添加，其健康风险不太为人所知。例如，由于与致癌性、发育效应和生物累积特性相关的潜在健康影响，许多国家在2000年代已从生产中去除了普遍存在的全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）。此后，它们被较短链的全氟辛烷磺酸（如PFB、PFBA）所取代，这些全氟辛烷磺酸的疏水性较低，因此生物累积性较低。然而，最近人们对这些短链化学品在城市水循环中的安全性提出了担忧。为确保公共安全和环境保护，有必要对新出现的污染物保持警惕。

可持续性

“可持续发展”这个词近年来不断被使用，强调了它在管理稀缺资源和为未来做好准备方面的重要性。在水再利用领域，可持续发展是水回收利用的重要原因，水回收利用继续在世界范围内广泛应用。再生水仍然主要用于工业和间接饮用水，但向前发展，我们能否达到直接将再生水用于常规饮用水供应的地步?这项技术已经存在，但它可能仍然是一个克服公众担忧和残余未知的问题，而不是技术限制。我们看到，越来越多的国家正面临严重的水资源压力，而气候变化加剧了这一问题，可能到了紧要关头，将不得不直接使用再生水作为饮用水。无论是什么原因，所使用的技术应该足够严格，以减轻人们的恐惧，同时，应该有适当的教育和信息传播给公众，以影响心态的改变。

水分胁迫加速了灰水和黑水的循环。由此产生的一个问题是，人们是否应该选择集中治疗还是分散治疗。是否应在源头进行治疗？如果是，应在何种程度上进行治疗？其优点包括节约污水处理和水基础设施的成本，但缺点是处理方案的规模经济和缺乏质量控制。另一个问题是执行问题。如今，许多城市都面临人口密集地区基础设施老化的问题，这使得改造和修复成为一项巨大的挑战。每个地方都是独一无二的，往往没有一个地方适合所有人。然而，在新的开发项目中，将水和废水基础设施整合到城市设计中是一个极好的机会，在城市设计中，废水回收和水回收是可行的。与此同时，在家庭或建筑层面从处理过程中回收能源将有助于封闭循环，并保障长期可持续性。应更加重视研发，不仅要去除目标污染物，还要大幅减少足迹、碳排放和成本。随着处理效率和能量回收率的提高，水回收可以成为一个可行的解决方案，可以大大提高水的弹性。

智能基础设施

传感、建模和数据分析的耦合是一个即将到来的趋势，它可以显著改变和增强城市水系统的弹性。然而，为了让这一切卓有成效，环境工程师和数据科学家之间必须有协同作用。传感器网络和在线数据监测，再加上数值建模和人工智能，为开发智能水务基础设施系统提供了真正的机会。这些系统可以提供实时信息，以快速响应和解决问题。如果能将机器人技术集成到解决方案中，就能加快解决问题的响应速度。许多新颖和创新的解决方案存在于不同学科的界面或联系，这些可以通过合作伙伴之间的积极合作来开发。例如，可以想象这样一种场景:一个失效的管道系统可以被检测到，然后使用通过网络交付的传感器控制的机器人自动修补。互联网技术还为传感器网络的数据通信开辟了道路，方便的应用工具可以在任何地方访问。

将分散处理方案与智能传感和控制相结合，实现废水循环利用，是未来的现实可能性。在家庭层面上，设想一个用于水的使用、再循环和回收的集成智能系统并非不可想象。在线传感和反馈提供质量控制和安全性，而数据挖掘和人工智能有助于优化方法。有了这些技术，就可以实现城市水循环的可持续性目标。我们期待着收到您对这项工作的研究贡献。

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条信息

物品类型：社论

引用:Gin KYH（2015）水再利用——我们将走向何方？Int J废水处理1（2）：doihttp://dx.doi.org/10.16966/2381-5299.e101

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出版历史：

收到日期：2015年6月4日

接受日期:2015年6月5日

发表日期:2015年6月10日