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(zhì)和生態(tài)平衡，污水中的有害物質(zhì)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(zhì)資源，可通過相應(yīng)的處理技術(shù)和資源化技術(shù)，回收利用其中的物質(zhì)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(yīng)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(zhì)發(fā)展的三個階段

近年我國政策持續(xù)推動水務(wù)行業(yè)向智能化、信息化轉(zhuǎn)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(wù)”的相關(guān)政策。 2020 年，《城鎮(zhèn)生活污水處理設(shè)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(shù)手段，逐步實現(xiàn)遠程監(jiān)控、信息采集、系統(tǒng)智能調(diào)度、事故智慧預(yù)警等功能，為設(shè)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(guān)于推進污水處理減污降碳協(xié)同增效的實施意見》《關(guān)于大力推進智慧水利建設(shè)的指導意見》等政策文件的發(fā)布，進一步強調(diào)了推廣智慧水務(wù)管理系統(tǒng)的重要性。 這些政策為污水水質(zhì)信息管理的智慧化、數(shù)字化轉(zhuǎn)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(zhì)信息工程學”這一新興交叉學科應(yīng)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(shù)，以污水全生命周期的水質(zhì)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(gòu)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(zhì)信息工程學內(nèi)涵

污水水質(zhì)信息工程學是一門伴隨信息技術(shù)進步與智慧水務(wù)建設(shè)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(lǐng)域。該學科以污水全生命周期中的水質(zhì)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(shù)，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(zhuǎn)型升級。其核心任務(wù)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(zhì)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(yù)警與風險調(diào)控等關(guān)鍵工作。具體而言，該學科通過解析進水水質(zhì)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(zhì)數(shù)據(jù)，提升污水處理過程的運行效率與調(diào)控能力；基于出水水質(zhì)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(gòu)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(diào)優(yōu)到全局智慧的跨越。

△ 污水水質(zhì)信息工程學的應(yīng)用領(lǐng)域與知識框架體系

為有效闡明“污水水質(zhì)信息工程學”這一全新學科領(lǐng)域，全書共設(shè)置9章內(nèi)容，旨在說明信息工程技術(shù)應(yīng)用于污水全生命周期的水質(zhì)信息采集、處理與應(yīng)用。

第1章闡述污水水質(zhì)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(jié)了污水水質(zhì)信息工程學的理論基礎(chǔ)與研究方法；

第3章系統(tǒng)介紹污水水質(zhì)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(shù)以及信息預(yù)測技術(shù)；

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

第9章結(jié)合現(xiàn)階段大語言模型發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)其在污水水質(zhì)信息管理領(lǐng)域的應(yīng)用場景。

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

本文摘編 自 《 污水水質(zhì)信息工程學 》一 書 ， 有修改 。

《污水水質(zhì)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(zhì)安全的要求也日益升高。在此背景下水質(zhì)信息成為透視水質(zhì)安全狀態(tài)的重要依據(jù)。污水水質(zhì)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(shù)在污水水質(zhì)信息全生命周期管理中的應(yīng)用，包括從信息的采集、處理到其在不同場景下的應(yīng)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(shè)計、運營和管理人員提供了實用的技術(shù)指導和管理建議。同時，對于關(guān)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(yīng)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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