在當今社會，隨著城市化進程的加速和工業(yè)化程度的提高，水環(huán)境污染和水資源短缺形勢日益嚴峻，污水高效處理、資源化利用以及智慧管控已成為全球性重大課題。一方面，污水排放是導致水體污染的重要原因之一，嚴重危害水質和生態(tài)平衡，污水中的有害物質還可能通過食物鏈、 飲用水等途徑進入人體， 對人類健康造成威脅。另一方面，污水是一種潛在的、豐富的物質資源，可通過相應的處理技術和資源化技術，回收利用其中的物質資源和水資源，創(chuàng)造經(jīng)濟效益。但當前傳統(tǒng)污水管理模式面臨管理粗放、滯后性、經(jīng)驗式、能耗高、效率低、應急能力不足等諸多局限性，已無法滿足現(xiàn)代環(huán)境治理和行業(yè)智能化升級的嚴格要求。

△ 污水水質發(fā)展的三個階段

近年我國政策持續(xù)推動水務行業(yè)向智能化、信息化轉型。早在2014 年，《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（ 2014—2020 年）》中便提出了“智能水務”的相關政策。 2020 年，《城鎮(zhèn)生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》中，明確提出“利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術手段，逐步實現(xiàn)遠程監(jiān)控、信息采集、系統(tǒng)智能調度、事故智慧預警等功能，為設施運行維護管理、污染防治提供輔助決策”。進入“十四五”時期，《關于推進污水處理減污降碳協(xié)同增效的實施意見》《關于大力推進智慧水利建設的指導意見》等政策文件的發(fā)布，進一步強調了推廣智慧水務管理系統(tǒng)的重要性。 這些政策為污水水質信息管理的智慧化、數(shù)字化轉型提供了堅實的政策依據(jù)和明確的發(fā)展方向。在此背景下，“污水水質信息工程學”這一新興交叉學科應運而生，它融合環(huán)境工程、信息工程與控制工程的前沿技術，以污水全生命周期的水質信息為核心，致力于通過數(shù)據(jù)采集、智能分析與動態(tài)優(yōu)化，重構污水管理的新范式，為水環(huán)境保護與資源化利用提供創(chuàng)新解決方案。

污水水質信息工程學內(nèi)涵

污水水質信息工程學是一門伴隨信息技術進步與智慧水務建設需求而興起的新型交叉學科，融合了環(huán)境科學與工程、數(shù)據(jù)科學及人工智能等多個領域。該學科以污水全生命周期中的水質信息為核心研究對象，依托信息工程學的方法體系，致力于運用大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術，突破傳統(tǒng)經(jīng)驗性、碎片化的研究范式，推動污水管理向系統(tǒng)化、精準化與智能化方向轉型升級。其核心任務在于將信息工程學的方法全面融入污水全生命周期中水質信息的采集、傳輸、分析與決策全過程，重點開展智能監(jiān)測、工藝優(yōu)化、動態(tài)預警與風險調控等關鍵工作。具體而言，該學科通過解析進水水質信息，反演人群社會生活與生產(chǎn)活動的痕跡；借助實時水質數(shù)據(jù)，提升污水處理過程的運行效率與調控能力；基于出水水質信息，實現(xiàn)污染物溯源、生態(tài)風險評估與水生態(tài)健康保障，從而推動構建覆蓋“來源—過程—末端”的智慧污水系統(tǒng)管理閉環(huán)，實現(xiàn)從局部調優(yōu)到全局智慧的跨越。

△ 污水水質信息工程學的應用領域與知識框架體系

為有效闡明“污水水質信息工程學”這一全新學科領域，全書共設置9章內(nèi)容，旨在說明信息工程技術應用于污水全生命周期的水質信息采集、處理與應用。

第1章闡述污水水質信息工程學的內(nèi)涵、發(fā)展歷程、學科框架、發(fā)展機遇與意義；

第2章總結了污水水質信息工程學的理論基礎與研究方法；

第3章系統(tǒng)介紹污水水質信息——常規(guī)污水指標信息、痕量化學污染物信息、生物污染物信息和污水毒性信息的離線和在線采集技術以及信息預測技術；

第4～8章聚焦于污水進水、水處理過程和出水階段水質信息的處理和應用，分別說明基于進水的人群社會痕跡解析、污水處理技術和工藝的智能調控與數(shù)智仿生、出水受納水體水質凈化過程和水質風險智能預警；

第9章結合現(xiàn)階段大語言模型發(fā)展現(xiàn)狀，總結其在污水水質信息管理領域的應用場景。

總之，本書致力于通過信息工程在污水水質信息的創(chuàng)新應用，推動污水水質信息管理向智能化、科學化和高效化的方向發(fā)展，為建設和發(fā)展污水水質信息工程學、污水處理與水質信息管理應用領域智能化轉型賦能提供新的見解。

本文摘編 自 《 污水水質信息工程學 》一 書 ， 有修改 。

《污水水質信息工程學》

ISBN 978-7-03-083177-4
吳 兵 任洪強 主編

責任編輯：黃 梅

隨著全球水污染和水資源稀缺問題的日益突出，對水質安全的要求也日益升高。在此背景下水質信息成為透視水質安全狀態(tài)的重要依據(jù)。污水水質信息工程學作為一門新興學科，融合環(huán)境科學、信息工程學、水信息學、生態(tài)學等多學科知識，為污水智慧化和綠色化處理、水資源保護和水生態(tài)風險防控提供全新的視角和方法。本書全面系統(tǒng)地闡述信息工程原理與技術在污水水質信息全生命周期管理中的應用，包括從信息的采集、處理到其在不同場景下的應用。

本書不僅適合環(huán)境科學、環(huán)境工程等專業(yè)的學生和研究人員作為教材使用，也為污水處理廠的設計、運營和管理人員提供了實用的技術指導和管理建議。同時，對于關注水資源保護和水生態(tài)安全的政策制定者、環(huán)保組織成員以及公眾，本書也能夠幫助他們更好地理解和應對當前和未來水資源面臨的挑戰(zhàn)。

（本文編輯：洪弘）

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