張紅偉，崔丙健，劉春成

（1.黑龍江省水文水資源中心 牡丹江分中心，黑龍江 牡丹江 157000；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)田灌溉研究所，河南 新鄉(xiāng) 453002）

全球水資源需求預(yù)計(jì)將以年均2%的速度增長，到2030 年將接近7 萬億m3，人口增加、生活水平提高、消費(fèi)方式改變和灌溉農(nóng)業(yè)面積擴(kuò)大是全球?qū)λY源需求上升的主要推動(dòng)力[1]。根據(jù)2020年聯(lián)合國發(fā)布的《世界水資源發(fā)展報(bào)告》，到2030年預(yù)計(jì)農(nóng)業(yè)灌溉用水量將占世界淡水資源的70%以上，世界40%的人口將面臨水資源短缺問題。由于水資源開發(fā)利用不當(dāng)和水體污染嚴(yán)重導(dǎo)致全球淡水資源枯竭和水質(zhì)惡化，傳統(tǒng)淡水資源已不能滿足日益增長的用水需求。非常規(guī)水資源作為一類可持續(xù)的替代水資源被提出，又稱非傳統(tǒng)水資源、劣質(zhì)（邊緣）水資源，包括再生水、微咸水、集蓄雨水、淡化海水和礦坑水5類[2]，其具有增加供水、減少排污、提高用水效率、實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源循環(huán)利用等多重作用。在日益加劇的水資源短缺形勢推動(dòng)下，由依賴單一水源向多水源聯(lián)合優(yōu)化配置發(fā)展逐漸成為一種可持續(xù)的、高效益的解決方案。水資源短缺被認(rèn)為是影響可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重大挑戰(zhàn)，增強(qiáng)水資源保障能力是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，缺水地區(qū)必須以可持續(xù)的方式獲取和利用所有可用水資源，以盡量減少持續(xù)增長的水資源緊缺壓力?？紤]到干旱地區(qū)與水相關(guān)的可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)，利用非常規(guī)水資源是縮小水資源供需差距的新機(jī)遇。與開發(fā)其他水資源相比，再生水是公認(rèn)的第二水源，具有不影響生態(tài)環(huán)境、不爭水、不占地、不需要長距離輸水、投資少、見效快、成本低等顯著優(yōu)點(diǎn)，既能有效優(yōu)化水資源配置，又能增加水資源供給，緩解用水供需矛盾，還可減少水環(huán)境污染，保障水生態(tài)安全。與集蓄雨水、淡化海水、微咸水、礦坑水等其他非常規(guī)水源相比，再生水具有水源較為穩(wěn)定、技術(shù)成熟、用戶相對穩(wěn)定的特點(diǎn)。根據(jù)水利部2011—2020 年發(fā)布的歷年《中國水資源公報(bào)》（http：//www.mwr.gov.cn/sj/#tjgb），2011—2020 年，全國再生水利用量逐年增大，累積增長231.3%，2020年再生水利用量占非常規(guī)水源利用總量的82.6%。2021 年1 月，國家發(fā)展和改革委員會(huì)會(huì)同九部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導(dǎo)意見》（發(fā)改環(huán)資〔2021〕13 號），提出實(shí)施區(qū)域再生水循環(huán)利用等重點(diǎn)工程，要求選擇缺水地區(qū)積極開展區(qū)域再生水循環(huán)利用試點(diǎn)示范。2021 年12 月，國家生態(tài)環(huán)境部會(huì)同國家發(fā)展和改革委員會(huì)、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、水利部發(fā)布了《區(qū)域再生水循環(huán)利用試點(diǎn)實(shí)施方案》，以京津冀地區(qū)、黃河流域等缺水地區(qū)為重點(diǎn)，選擇再生水需求量大、再生水利用具備一定基礎(chǔ)且工作積極性高的地級及以上城市開展試點(diǎn)，形成效果好、能持續(xù)、可復(fù)制的經(jīng)驗(yàn)做法。生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合國家發(fā)展和改革委員會(huì)、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、水利部印發(fā)了《關(guān)于公布2022 年區(qū)域再生水循環(huán)利用試點(diǎn)城市名單的通知》（環(huán)辦水體函〔2022〕502 號），明確了首批納入?yún)^(qū)域再生水循環(huán)利用試點(diǎn)范圍的19 個(gè)城市。這項(xiàng)試點(diǎn)工作對于提高缺水地區(qū)再生水利用能力、緩解水資源供需矛盾、引領(lǐng)我國各地挖掘污水資源化利用潛力具有重要意義。鑒于此，對再生水利用、污染物類別、污染風(fēng)險(xiǎn)識別及控制研究進(jìn)行綜述，以期為再生水在農(nóng)業(yè)中利用提供參考。

1 再生水利用

再生水是指生活污水、工業(yè)廢水和集納雨水經(jīng)適當(dāng)再生工藝處理后，達(dá)到規(guī)定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足某種使用功能要求，可以被再次進(jìn)行有益使用的水。再生水概念始于日本，再生水的定義有多種解釋，在污水工程方面稱為再生水，工廠方面稱為回用水，一般以水質(zhì)作為區(qū)分的標(biāo)志。再生水有時(shí)往往被稱為中水，但兩者有明顯的區(qū)別。中水指各種排污水經(jīng)過一定的工藝處理之后，達(dá)到一定的國家標(biāo)準(zhǔn)，用于日常生活、市政等方面的雜用非飲用水[3]。污水再生處理指污水按照一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)或水質(zhì)要求、采取相應(yīng)的技術(shù)方法進(jìn)行凈化處理并使其恢復(fù)特定使用功能及安全性的過程，主要包含水質(zhì)的再生、水量的回收和病原體的有效控制。污水再生處理技術(shù)包括但不限于二級處理、二級強(qiáng)化處理、三級處理（深度處理）和消毒處理。

再生水主要來源于城市污水，其數(shù)量巨大、水質(zhì)穩(wěn)定、受氣候條件和其他自然條件的影響較小，是一種可靠且可再生的二次水源，利用再生水灌溉農(nóng)業(yè)在國內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛推廣實(shí)踐。再生水水質(zhì)主要特征：一是鹽分高，尤其是鈉離子和氯離子；二是氮、磷等營養(yǎng)元素含量較高；三是含有一定量的重金屬、微（痕）量有機(jī)污染物和病原菌等。再生水水源應(yīng)取自建筑的生活排水和其他可以利用的水源，包括生活污水或市政排水、城市污水處理廠出水、處理達(dá)標(biāo)的工業(yè)排水。再生水源應(yīng)以生活污水為主，盡量減少工業(yè)廢水所占比重。再生水水源水質(zhì)應(yīng)符合《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 31962—2015）[4]、《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014—2006）[5]規(guī)定的生物處理構(gòu)筑物進(jìn)水中有害物質(zhì)允許濃度和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）[6]的要求。城鎮(zhèn)污水再生利用的核心問題是水質(zhì)安全。應(yīng)加強(qiáng)源頭管理，確保排入下水道的污水達(dá)到污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要提高再生處理工藝及輸配過程的可靠性，從系統(tǒng)上保障再生水水質(zhì)安全。曲久輝等[7]總結(jié)了城市污水再生與循環(huán)利用研究中污染物的去除與轉(zhuǎn)化、化學(xué)物質(zhì)能源化以及再生水循環(huán)過程的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制等關(guān)鍵問題，并提出了重點(diǎn)研究方向：一是污水再生及循環(huán)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能源轉(zhuǎn)換機(jī)制；二是再生水生態(tài)儲(chǔ)存與多尺度循環(huán)利用原理；三是城市水系統(tǒng)水質(zhì)安全評價(jià)與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制方法；四是基于“再生水+”的可持續(xù)城市水系統(tǒng)構(gòu)建理論。感知有用性和感知易用性對公眾參與再生水回用意愿有顯著正向影響，技術(shù)準(zhǔn)備度的消極因素極大地阻礙了公眾再生水回用意愿的提升[8]。此外，再生水飲用回用的工程措施包括源頭控制、再生水廠凈化、環(huán)境緩沖和飲用水廠凈化在內(nèi)的多重屏障系統(tǒng)[9]。

再生水的循環(huán)利用，一方面可緩解水資源短缺的壓力，提高有限的淡水資源的使用效益；另一方面又減少了污染物排放總量，是水資源保護(hù)與利用、水污染防治與環(huán)境保護(hù)的有效途徑，具有明顯的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。再生水利用方式眾多，按與用戶的關(guān)系可分為直接利用與間接利用，直接利用又可以分為就地利用與集中利用。多數(shù)國家的再生水主要用于農(nóng)業(yè)灌溉，以間接利用為主；日本等少數(shù)國家的再生水則主要用作城市非飲用水，以就地利用為主，用于城市環(huán)境水景觀的環(huán)境用水。再生水的主要利用途徑包括地下水回灌用水，工業(yè)用水，農(nóng)、林、牧、漁業(yè)用水，城市雜用水，景觀環(huán)境用水等5 類。可以用于農(nóng)業(yè)灌溉（糧食作物與經(jīng)濟(jì)作物）、園林綠化（公園、校園、高速公路綠化帶、高爾夫球場和住宅區(qū)等）、工業(yè)（冷卻水、鍋爐水工藝用水）、大型建筑沖洗以及游樂與環(huán)境（改善湖泊、池塘、沼澤地，增加河水流量和水產(chǎn)養(yǎng)殖等），還有消防、沖洗和沖廁等市政雜用。我國《城市污水再生水利用分類》（GB/T 18919—2002）[10]從農(nóng)林牧漁業(yè)用水、城市雜用水、工業(yè)用水、環(huán)境用水和補(bǔ)充水源水等方面對再生水利用途徑進(jìn)行了分類。2012 年，美國環(huán)境保護(hù)署從城市回用、農(nóng)業(yè)回用、蓄水回用、環(huán)境回用、工業(yè)回用、非飲用回用和飲用回用等方面也做了相似分類[11]。

2012 年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部組織編制的《城鎮(zhèn)污水再生利用技術(shù)指南》（試行）[12]中指出應(yīng)依據(jù)城市水資源供需現(xiàn)狀及變化趨勢、潛在用戶分布，確定不同用途的再生水水質(zhì)水量需求。具體包括以下幾個(gè)方面。

工業(yè)：宜在對當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及工業(yè)用水大戶的用水特點(diǎn)與現(xiàn)狀進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定工業(yè)用再生水的水質(zhì)水量需求。

景觀環(huán)境：宜根據(jù)水體功能、環(huán)境及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、容量、蒸發(fā)耗散量、換水周期、地下滲透量、水體流動(dòng)性（流速）、封閉或開放性等因素，確定景觀環(huán)境用再生水的水質(zhì)水量需求。

綠地灌溉：宜根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、土壤特征、綠地類型以及灌溉面積和灌溉周期等，確定綠地灌溉用再生水的水質(zhì)水量需求。

農(nóng)業(yè)灌溉：宜統(tǒng)籌考慮氣候條件、地理位置、土壤性質(zhì)、農(nóng)作物類型以及灌溉面積和灌溉周期等因素，確定農(nóng)業(yè)灌溉用再生水的水質(zhì)水量需求。

城市雜用：宜在對現(xiàn)有城市雜用水量調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同利用途徑的特征和季節(jié)變化確定城市雜用再生水的水質(zhì)水量需求，其中沖廁等用水量宜根據(jù)可接管用戶數(shù)量進(jìn)行確定。

地下水回灌：宜根據(jù)水文地質(zhì)條件、地下水資源現(xiàn)狀、回灌方式等確定地下回灌用再生水的水質(zhì)水量需求。

2 再生水中生物污染物主要類別

污水再生利用是緩解供水緊張和水環(huán)境問題的有效途徑之一，也是保障水資源可持續(xù)利用的重要手段。然而，盡管經(jīng)過一定的處理，再生水中仍可能存在高含量的生物污染物，為再生水回用帶來高風(fēng)險(xiǎn)，與再生水有關(guān)的生物污染問題可能會(huì)阻礙其用于農(nóng)業(yè)灌溉及其他利用途徑。水體生物污染是由生物有機(jī)體的存在引起的，如細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物和病毒等，其每一種都會(huì)在水中引起不同的問題[13]。

2.1 病原微生物

污水再生利用的關(guān)鍵是水質(zhì)安全保障和風(fēng)險(xiǎn)控制。污水中含有多種有害和無害成分，如果處理不當(dāng)，排放或再利用可導(dǎo)致嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題，比如傳染病暴發(fā)以及急性和慢性毒性事件發(fā)生。病原微生物是污水再生利用的主要健康風(fēng)險(xiǎn)來源，由病原微生物引發(fā)的生物風(fēng)險(xiǎn)感染概率高、致害劑量低、顯效時(shí)間短及危害程度大[15]。病原微生物包括細(xì)菌、病毒、致病原蟲（寄生蟲）等[14]，表1 中列舉了污水中可能存在的病原微生物及其在污水中的含量范圍。

表1 原污水中存在的病原微生物及其含量Tab.1 Pathogenic microorganisms in the original wastewater and their concentration range

2.1.1 細(xì)菌 目前，我國現(xiàn)行污水及再生水相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對于微生物風(fēng)險(xiǎn)的描述和控制，僅以衛(wèi)生指示菌作為微生物指標(biāo)，無法全面反映再生水的生物風(fēng)險(xiǎn)[16]。史亮亮等[17]基于微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)（QMRA）方法，以年感染風(fēng)險(xiǎn)10-4作為公眾最大可容忍風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算了我國再生水中大腸桿菌、沙門氏菌在4種主要用途下的基準(zhǔn)含量。城市污水二級出水中的糞大腸菌群的含量為10～100 MPN/mL，沙門氏菌的含量為300～3 000 cfu/L[18]。在污水處理過程中，由于混合、飛濺、曝氣及其他過程，生物氣溶膠會(huì)釋放出來，并可能影響特別是在封閉和通風(fēng)不良空間的人員。與二級和三級處理相比，一級處理（粗機(jī)械處理和精細(xì)機(jī)械處理）中觀察到的微生物水平更高，結(jié)果仍受到環(huán)境條件（溫度、相對濕度）和季節(jié)的影響[19]。暴露于再生水氣溶膠中的軍團(tuán)菌會(huì)帶來健康風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)制定可行的軍團(tuán)菌控制策略和排放限值[20]。污水處理廠檢測到分布廣泛的條件致病菌屬柯林斯菌、嗜皮膚菌、腸桿菌、志賀氏桿菌、軍團(tuán)菌、硒單胞菌、黃桿菌、韋氏菌，風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果表明，吸入是氣溶膠的主要暴露途徑[21]。再生水氯化處理后腸球菌、沙門氏菌等病原菌再生會(huì)對其回用過程中的公共衛(wèi)生安全造成威脅[22]。進(jìn)水和產(chǎn)生飛濺、冒泡和噴灑的污水處理過程被認(rèn)為是工人暴露的潛在風(fēng)險(xiǎn)，中等風(fēng)險(xiǎn)也可能與具有致敏性和/或炎癥特性的細(xì)菌種類的存在有關(guān)[23]。在丹麥14 家污水處理廠的再生水中檢測到多種高豐度的弓形菌屬，其中包括人類致病性嗜冷弓形菌和布氏弓形菌[24]。銅綠假單胞菌、鼠傷寒沙門氏菌、霍亂弧菌、腸桿菌、軍團(tuán)菌、大腸桿菌、志賀氏桿菌等細(xì)菌可以傳播水源性疾病和人類急性疾病，這些微生物可能從城市污水管網(wǎng)、養(yǎng)殖場或醫(yī)院釋放到環(huán)境中，并通過公共供水系統(tǒng)進(jìn)入食物鏈[25]。再生水中存在多種糞指示菌、異養(yǎng)細(xì)菌、條件致病菌（如軍團(tuán)菌、氣單胞菌）[26]。再生水中通常含有足夠的有機(jī)物、氮和磷來支持微生物的生長。軍團(tuán)菌與磷、氨含量呈正相關(guān)關(guān)系，表明營養(yǎng)物對再生水系統(tǒng)中軍團(tuán)菌的發(fā)生率起重要作用[27]。再生水中發(fā)現(xiàn)的病原菌主要來源于腸道，可通過受感染宿主糞便進(jìn)入環(huán)境，處理后排放入水體或土壤。這些病原菌經(jīng)水傳播感染的風(fēng)險(xiǎn)可能取決于病原菌數(shù)量和分布、感染劑量、暴露人群的易感性、與污染水體接觸的概率等一系列因素[28]。

2.1.2 原生動(dòng)物 再生水中分離到的常見原生動(dòng)物病原包括溶組織內(nèi)阿米巴、腸賈第鞭毛蟲、隱孢子蟲以及蠕蟲（絳蟲、蛔蟲、鞭蟲和鉤蟲）等。水質(zhì)和衛(wèi)生與土壤傳播的寄生蟲感染流行和控制有著密不可分的聯(lián)系。隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲是嚴(yán)重危害水質(zhì)的2 種典型致病性原生動(dòng)物。ZHANG等[29]建立的優(yōu)化方法檢測再生水中的隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲，檢出率高、水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)和穩(wěn)定性好。上海某污水處理廠出水和受納水體中均檢測到隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲，表明水源存在一定的生物安全風(fēng)險(xiǎn)[30]。消毒后的再生水中仍含有傳染性的隱孢子蟲卵，平均7 個(gè)/L[31]。另一項(xiàng)研究報(bào)道，原污水中賈第鞭毛蟲檢出率達(dá)90%，而再生水中卵囊和糞大腸菌群均未檢出[32]。硫酸還原梭菌和大腸桿菌可作為替代指標(biāo)監(jiān)測再生水中隱孢子蟲卵[33]。美國西南部7 個(gè)再生水處理廠的調(diào)查結(jié)果顯示，賈第鞭毛蟲比隱孢子蟲感染風(fēng)險(xiǎn)高1～2 個(gè)數(shù)量級，同時(shí)使用氯處理和紫外線消毒卵囊的綜合風(fēng)險(xiǎn)在每年可接受的風(fēng)險(xiǎn)[34]。賈第鞭毛蟲、隱孢子蟲、環(huán)孢子蟲、弓形蟲和阿米巴蟲僅在原污水中檢出，而經(jīng)消毒的再生水中均未檢出，但仍需改進(jìn)檢測方法并確定相應(yīng)的污染源[35]。再生水中隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲含量分別介于0.088～28.5、0.4～349 個(gè)/L，卵囊與囊孢含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。在大多數(shù)國家和地區(qū)，污水廠進(jìn)水和河流中卵囊的濃度在炎熱季節(jié)高于寒冷季節(jié)[36]。值得注意的是，再生水中鑒定出10 種隱孢子蟲，一、二級處理后的卵囊去除率未降低，隱孢子蟲卵囊在冬季和春季的感染強(qiáng)度高于夏季和秋季[37]。蛔蟲是一種主要的土壤傳播蠕蟲，對人類具有高度傳染性，其卵能夠在污水處理中存活，從而使其成為有效水處理的衛(wèi)生指示生物。因此，為了安全使用再生水，必須從污水中去除蛔蟲卵。研究人員開發(fā)了一種快速、高度特異性和靈敏性、經(jīng)濟(jì)的重組酶聚合酶擴(kuò)增方法來檢測蠕蟲卵[38]。MAHVI 等[39]在2002—2003年調(diào)查發(fā)現(xiàn)，德黑蘭污水處理廠原污水中含有比伊斯法罕更多種類的蠕蟲卵以及更高的蟲卵總數(shù)，處理后蟲卵數(shù)≤1個(gè)/L。

2.1.3 病毒 由于高度穩(wěn)定且可以抵抗傳統(tǒng)的污水處理過程，病毒成為一個(gè)值得重點(diǎn)關(guān)注的群體。盡管脫離宿主的病毒不能進(jìn)行增殖，但其在污水系統(tǒng)中仍可長期存活并保持傳染性。介水傳播病毒的傳播主要取決以下方面：病毒進(jìn)入污水處理系統(tǒng)；管道傳輸中與終端排放污染其他水體；在系統(tǒng)內(nèi)分散和滅活。病毒顆粒以聚集狀態(tài)存在或附著于泥砂、黏土礦物表面會(huì)增加其存活率，但暴露在高溫環(huán)境中的病毒極易被滅活[40]。再生水中檢測到的腸道病毒，包括呼腸孤病毒、星狀病毒、輪狀病毒、諾如病毒、腺病毒、甲型肝炎病毒和腸道病毒等。污水處理相關(guān)的大多數(shù)微生物學(xué)研究都是針對指示生物，如糞大腸菌群，以間接反映腸道細(xì)菌和病毒的存在，但有研究表明，污水中糞大腸菌群與病毒的發(fā)生無相關(guān)性[41]。再生水中病毒樣顆粒（VLPs）的含量是飲用水的1 000 倍，每毫升約有108個(gè)病毒樣顆粒。美國環(huán)境保護(hù)署正在考慮將體內(nèi)和F+噬菌體作為再生水管理的病毒指標(biāo)[42]。以10-4為病毒感染可接受個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)值，再生水回用作城市綠化、道路降塵、景觀用水、家用綠化以及沖洗廁所途徑時(shí)，腺病毒對暴露人群均存在健康風(fēng)險(xiǎn)且對職業(yè)人員的一次感染風(fēng)險(xiǎn)概率略高于非職業(yè)人員[43]。張崇芹等[44]基于劑量-反應(yīng)模型進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指出，再生水中腺病毒對職業(yè)和非職業(yè)人員暴露均具有一定的健康風(fēng)險(xiǎn)。有研究表明，氯處理的再生水用于農(nóng)業(yè)灌溉和地下水回灌可降低腸道病毒的感染風(fēng)險(xiǎn)[45]。冬季在再生水中觀察到更高的諾如病毒載量[46]。研究表明，在去離子水中，投加5 mg/L自由氯5 min即可使新冠病毒達(dá)到99.9%的滅活率，但在污水中，為達(dá)到同樣的滅活率，反應(yīng)時(shí)間需延長到60 min[47]。

2.2 抗生素抗性菌及其抗性基因

抗菌劑即抗生素、抗病毒藥物、抗真菌藥和抗寄生蟲藥，是廣泛用于預(yù)防和治療人類、水產(chǎn)養(yǎng)殖、牲畜和作物生產(chǎn)中感染的物質(zhì)?？股刈鳛橐活愋挛廴疚?，廣泛存在于各種環(huán)境介質(zhì)及生物體中，長期暴露于抗生素環(huán)境會(huì)對人體健康、生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的潛在威脅。農(nóng)村污水處理設(shè)施進(jìn)水和出水中均檢出不同程度的抗生素，質(zhì)量濃度分別在ND～417.57 ng/L 和ND～253.68 ng/L，其中土霉素質(zhì)量濃度最高，其次是氧氟沙星。農(nóng)村污水處理設(shè)施對目標(biāo)抗生素的去除率較低，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估表明，氟沙星是處理后污水中的高風(fēng)險(xiǎn)污染物[48]。再生水中抗生素表現(xiàn)出高檢出率，其中喹諾酮類抗生素和氧氟沙星普遍存在[49]。除了抗生素本身造成的化學(xué)污染外，抗生素的使用還可能誘發(fā)抗生素耐藥菌和抗生素抗性基因的產(chǎn)生，對人類和動(dòng)物構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn)。抗生素抗性基因污染屬于生物污染，而生物污染具有暴發(fā)性的特征，其會(huì)引發(fā)一系列公共安全事件?？剐曰蚴巧飳W(xué)傳播，與化學(xué)污染物存在很大不同，生物污染物沒有總量的概念?？股乜剐约?xì)菌（Antibiotic resistant bacteria，ARB）和抗生素耐藥基因（Antibiotic resistance genes，ARGs）的存在可能會(huì)增加人們對再生水回用的擔(dān)憂。PRUDEN 等[50]于2006 年首次提出將抗生素抗性基因作為一種新型環(huán)境污染物。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署將ARB 和ARGs視為微生物新污染物。再生水回用過程中耐藥菌的出現(xiàn)對公共衛(wèi)生構(gòu)成了新的威脅。有研究表明，相對于抗生素敏感的大腸桿菌，四環(huán)素耐藥大腸桿菌對紫外線有相同的耐受性，并且可能對氯有更高的耐受性，對再生水進(jìn)行氯化處理可能會(huì)增加四環(huán)素耐藥大腸桿菌的選擇風(fēng)險(xiǎn)[51]。污水處理過程中抗生素和抗真菌藥物殘留量存在季節(jié)和地域差異，旱季顯著高于雨季，東北低于西北和東南[52]。污水處理廠進(jìn)水和出水中均不同程度檢出磺胺甲惡唑、紅霉素、四環(huán)素和卡馬西平等抗生素，以及多種紅霉素抗性基因[53]。再生水通過分配系統(tǒng)后，檢測到范圍更廣的ARGs，氯處理可減少再生水中16S rRNA和sul2基因的拷貝數(shù)；研究揭示，再生水可能是ARGs 的重要儲(chǔ)庫[54]。再生水工業(yè)回用過程促進(jìn)了總異養(yǎng)細(xì)菌的增殖，從而提高了抗性菌的濃度[55]。有研究表明，游離態(tài)ARGs與細(xì)胞態(tài)ARGs共存于污水處理系統(tǒng)的各個(gè)階段廢水中，細(xì)胞態(tài)sul2、tetC、blaPSE-1和ermB的相對豐度和絕對豐度均遠(yuǎn)高于游離態(tài)[56]。15 個(gè)不同城市再生水中抗生素質(zhì)量濃度為212～4 035 ng/L，抗生素及抗生素抗性基因分布都表現(xiàn)出了一定的地區(qū)差異，北方地區(qū)再生水中抗性基因的絕對量均高于南方地區(qū)，再生水中磺胺類抗性基因sul1和sul2豐度最高[57]。通過基因水平轉(zhuǎn)移抗性基因可傳遞到某些致病菌中，反之毒力基因也可傳遞到抗性菌中，促進(jìn)抗性致病菌的出現(xiàn)。85.7%的再生水中存在人源微生物污染風(fēng)險(xiǎn)，并從中共分離到多株耐藥大腸桿菌[58]。再生水補(bǔ)給景觀水體中磺胺類ARGs占主導(dǎo)，并且磺胺類ARGs與糞大腸菌群和大腸桿菌間存在顯著相關(guān)關(guān)系[59]?；前芳讗哼?、甲氧芐氨嘧啶和磺胺嘧啶是再生水補(bǔ)給河流中前3 種豐富的抗生素，再生水補(bǔ)給導(dǎo)致磺胺類抗性基因和intI1豐度增加[60]。盡管污水處理廠出水中ARGs 的絕對豐度顯著降低，但相對豐度并未降低，再生水長期排放導(dǎo)致受納水域碳青霉烯酶基因分布廣泛[61]。另一項(xiàng)研究提出，再生水不是河流中抗生素及其抗性基因的主要來源，再生水和地表水中主要的ARGs為sul1、sul2和ermB，加氯處理、臭氧處理和過濾過程中抗生素及其抗性基因水平增加[62]。消毒前后的污水處理廠出水中耐藥菌含量沒有顯著差異，包括氣單胞菌、大腸桿菌、假單胞菌、不動(dòng)桿菌等[63]。盡管醫(yī)院廢水被認(rèn)為是耐藥細(xì)菌和抗生素基因的儲(chǔ)存庫，但宏基因組研究揭示，社區(qū)流入大量非醫(yī)院來源的ARGs，宿主攜帶的ARGs 和殺菌劑/金屬抗性基因的數(shù)量之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性[64]。污水處理過程產(chǎn)生的生物氣溶膠也可能是抗生素耐藥基因的重要來源，這些基因可以傳播相當(dāng)遠(yuǎn)的距離，并可能對暴露人群構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)[65]。

2.3 殺菌劑及其抗性基因

由于水體中殺菌劑來源廣泛，很難對其追蹤溯源。BOLLMANN 等[66]發(fā)現(xiàn)，在干燥天氣和降雨條件下處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致污水中出現(xiàn)殺菌劑。多菌靈在污水處理廠進(jìn)水和出水中質(zhì)量濃度分別為110～920、50～980 ng/L[67]。城市供水系統(tǒng)中存在氯菊酯和多菌靈，其在一定范圍內(nèi)對水生生物有毒性效應(yīng)[68]。KAHLE 等[69]發(fā)現(xiàn)，丙環(huán)康唑和戊康唑2 種殺菌劑在進(jìn)水和出水中質(zhì)量濃度分別為1～30、1～40 ng/L，來自農(nóng)業(yè)或城市徑流的雨水導(dǎo)致湖泊中殺菌劑含量增加。污水處理廠出水中氯丙酸平均質(zhì)量濃度最高為1 010 ng/L，比其他殺菌劑高出1～2個(gè)數(shù)量級[70]。通過對比再生水中氯錠、次氯酸鈉、異噻唑啉酮、苯扎氯銨殺菌劑及雙季銨鹽類復(fù)合殺菌劑發(fā)現(xiàn)，雙季銨鹽類復(fù)合殺菌劑具有良好的殺菌效果，次氯酸鈉和溴化鈉具有良好的協(xié)同效應(yīng)[71]。三氯卡班作為一種高效、廣譜、安全的新型抗菌劑，由于其疏水性和化學(xué)穩(wěn)定性，在陸地和水生環(huán)境中無處不在，其長期暴露對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成了潛在危害。美國、中國和加拿大經(jīng)處理后的污水中三氯卡班的最大殘留量分別為380.0、227.7、3.3 ng/L[72]。污水處理廠進(jìn)水和出水中均含有一定量的三氯生，并且其與紅霉素抗性基因呈顯著相關(guān)關(guān)系[73]。污水廠中分離鑒定出潛在致病性的三氯生和氯二酚耐受細(xì)菌，并且在殺菌劑和選定抗生素之間具有協(xié)同作用和拮抗作用[74]。銅綠假單胞菌是一種條件致病菌，具有較高的內(nèi)在抗性，研究表明，再生水中銅綠假單胞菌多重耐藥和殺菌劑-抗生素交叉耐藥較臨床環(huán)境發(fā)生率高[75]。污水處理過程中檢測到細(xì)菌病原體中存在ARGs/BRGs（殺菌劑抗性基因），其通過移動(dòng)基因元件（MGE）介導(dǎo)的水平基因轉(zhuǎn)移傳播頻率高，可能會(huì)帶來潛在健康風(fēng)險(xiǎn)[76]。從污水處理廠分離出三氯生和苯扎氯銨抗性細(xì)菌，三氯生抗性菌表現(xiàn)出更高的多重耐藥性[77]。從再生水中分離了芽孢桿菌屬、類芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、短芽孢桿菌屬和腸球菌屬等三氯生抗性菌，高濃度三氯生會(huì)增加抗生素的耐藥性[78]。采出水回用暴露導(dǎo)致土著細(xì)菌和模式細(xì)菌對常用殺菌劑戊二醛的耐受性增強(qiáng)，對殺菌劑次氯酸鹽的敏感性增加，這種抗性的改變與水中含鹽量有關(guān)[79]。從城市污水、醫(yī)院廢水和養(yǎng)殖廢水中分離的2株腸球菌對甲醛、苯扎氯銨、三氯生和洗必泰等殺菌劑的耐受性高，并攜帶與殺菌劑耐受性相關(guān)的基因qacA/B、qacED1、emeA、sigV和gasp65[80]。11 座污水處理廠調(diào)查結(jié)果顯示，季銨鹽類化合物在污泥中含量最高，苯并三唑在進(jìn)水和出水中最常見[81]。三氯生暴露誘導(dǎo)了嗜水氣單胞菌和愛德華菌的可逆性耐藥性，減少三氯生的使用可以顯著降低致病菌對殺菌劑的耐藥性和交叉耐藥性[82]。

2.4 藍(lán)藻及其毒素基因

藍(lán)藻菌群通常由魚腥藻、微囊藻和浮絲藻等組成，它們可產(chǎn)生環(huán)七肽肝毒素和微囊藻毒素。由于微囊藻毒素對一些哺乳動(dòng)物有不良影響，許多國家已開始監(jiān)測原水來源和再生水中的藍(lán)藻細(xì)胞密度和微囊藻毒素濃度[83]。產(chǎn)生毒素的藍(lán)藻細(xì)菌種類不易確定，因?yàn)椴煌瑢俚乃{(lán)藻細(xì)菌可能產(chǎn)生類似的微囊藻毒素變體。環(huán)境因素，如營養(yǎng)濃度、光照和溫度，也可能影響細(xì)胞內(nèi)微囊藻毒素的濃度[84]。城市污水處理廠穩(wěn)定、營養(yǎng)豐富的環(huán)境易于藍(lán)藻的增殖，但藍(lán)藻會(huì)產(chǎn)生阻礙微過濾處理的胞外聚合物和毒素，從而影響處理過程和再生水的供應(yīng)。污水生物處理階段有利于藻屬的增殖[85]。有文獻(xiàn)報(bào)道，污水處理廠中占優(yōu)勢的藍(lán)藻種類為浮絲藻、微囊藻和假魚腥藻，其可能是水體污染與藍(lán)藻毒素的來源[86]。污水中的藍(lán)藻毒素可能通過包括再生水農(nóng)業(yè)和工業(yè)回用過程的吸入或排放到濕地和娛樂用水中對公眾健康構(gòu)成重大威脅。研究表明，在夏季降低水深、加快流速，可以降低再生水補(bǔ)給河道中浮游藻類的生長潛勢[87]。再生水水質(zhì)條件下銅綠微囊藻的生長潛力更大[88]。混凝-超濾處理后再生水中大多數(shù)污染物濃度均低于娛樂用水的回用標(biāo)準(zhǔn)，銅綠微囊藻的生長潛勢隨處理工藝的進(jìn)程而降低，但低水平可溶性磷的存在有利于銅綠微囊藻的生長[89]。再生水回用于景觀水體容易導(dǎo)致水華暴發(fā)[90]。與氮相比，磷濃度的變化對于銅綠微囊藻和小球藻的生長影響更明顯[91]。AO 等[92]發(fā)現(xiàn)，再生水對補(bǔ)給水體富營養(yǎng)化有很強(qiáng)的影響。水溫、鹽度、總氮含量/總磷含量等是影響再生水補(bǔ)水景觀湖藻類群落結(jié)構(gòu)的主要因素[93]。通過比較不同再生水工藝對景觀水體富營養(yǎng)化的影響程度發(fā)現(xiàn)，控制水體富營養(yǎng)化需從加強(qiáng)水力條件和控制進(jìn)水氮磷等方面采取綜合措施[94]。小球藻是以再生水為景觀補(bǔ)水水體中的優(yōu)勢藻種[95]，持續(xù)再生水補(bǔ)給顯著影響藻類生長和病原體風(fēng)險(xiǎn)[96]。不同濃度的氧化石墨烯會(huì)促進(jìn)藻毒素基因的表達(dá)，產(chǎn)生更多的微囊藻毒素，同時(shí)也可能導(dǎo)致ARGs 的擴(kuò)散[97]。HUMPAGE 等[98]開發(fā)了一種不受污水中高有機(jī)負(fù)荷影響的微囊藻毒素檢測方法。

3 再生水灌溉生物污染風(fēng)險(xiǎn)識別

3.1 病原微生物

聯(lián)合國發(fā)布的《2017 年世界水資源發(fā)展報(bào)告》指出，至少有50個(gè)國家正在利用再生（污）水進(jìn)行灌溉，每天約有1 500萬m3的再生水用于灌溉，占世界總可灌溉面積的10%[99]。再生水農(nóng)業(yè)灌溉涉及的2個(gè)主要問題是環(huán)境和健康安全。再生水利用對人類造成健康風(fēng)險(xiǎn)，主要與病原微生物、消毒副產(chǎn)物以及藥品和個(gè)人護(hù)理品有關(guān)，再生水中的病原微生物主要來源于糞便污染以及自然水體中的氣單胞菌和軍團(tuán)菌等[100]。再生水灌溉病原菌傳播對人類構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)難以有效評估，主要取決于病原菌在環(huán)境中的存活能力、感染劑量和宿主免疫力[101]。CHHIPI-SHRESTHA 等[102]研究并基于指示生物大腸桿菌提出了用于各種非飲用城市用途的再生水的微生物水質(zhì)推薦值。研究表明，利用未經(jīng)氯化處理的再生水灌溉蔬菜中檢出了較高的糞大腸菌群濃度[103]。地下水因污水灌溉而受到糞便污染，風(fēng)險(xiǎn)評估表明，病毒感染的風(fēng)險(xiǎn)較高，部分處理后的污水用于灌溉能源作物，病原菌傳播風(fēng)險(xiǎn)較低[104]。再生水中病原微生物風(fēng)險(xiǎn)采用定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評估[105]。定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評估表明，人們食用再生水灌溉的生食蔬菜和水果超過了因腺病毒和腸球菌引起的1.5%基準(zhǔn)發(fā)病率；作物中檢測到8 種不同的耐藥基因，表明再生水灌溉的作物存在抗生素耐藥菌[106]。再生水灌溉高峰期（春季和夏季）除了分析腺病毒或諾如病毒外，還應(yīng)關(guān)注再生水中病原菌在作物中的內(nèi)化作用[107]。再生水進(jìn)行灌溉可能導(dǎo)致作物受諾如病毒污染[108]。基于人類腺病毒和諾如病毒濃度的定量風(fēng)險(xiǎn)評估表明，用于灌溉蔬菜的再生水需要進(jìn)行深度處理才可達(dá)到可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平[109]。世界衛(wèi)生組織的一項(xiàng)研究表明，在使用未經(jīng)處理的污水灌溉土地的農(nóng)民及其家庭中，蛔蟲病、賈第鞭毛蟲病和隱孢子蟲病等胃腸道疾病的患病率很高[110]。再生水用于農(nóng)業(yè)和娛樂用水以及部分城市實(shí)踐中，原生動(dòng)物感染的風(fēng)險(xiǎn)通常高于世界衛(wèi)生組織（World health organization，WHO）定義的閾值（10-4）[111]。WHO 建議可接受的個(gè)人微生物感染年化風(fēng)險(xiǎn)值為10-4，或可接受的傷殘調(diào)整生命年為10-6a。假設(shè)每天通過生菜攝入1.3 mL再生水，隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲感染的年化風(fēng)險(xiǎn)中位數(shù)分別為2.0×10-4、8.5×10-5[112]。再生水灌溉公園和高爾夫球場的隱孢子蟲感染風(fēng)險(xiǎn)不到萬分之一，經(jīng)過活性污泥法處理的再生水不會(huì)造成隱孢子蟲病的過度風(fēng)險(xiǎn)[113]。有研究表明，隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲偶爾可以在二級和三級處理的污水和滴灌番茄表面檢測到[114]。再生水灌溉蔬菜中檢出蛔蟲、鞭蟲和鉤蟲，腸道蠕蟲在種植蔬菜中陽性比例高，可能對公眾健康造成嚴(yán)重危害[115]。盡管相關(guān)文獻(xiàn)很少報(bào)道植物病原體通過再生水灌溉向土壤傳播的風(fēng)險(xiǎn)，但人們已經(jīng)認(rèn)識到細(xì)菌、真菌、病毒及寄生蟲等植物病原體可經(jīng)水傳播[116]。在灌溉系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的植物病原菌包括棒狀桿菌、歐文氏菌、丁香假單胞菌、青枯雷爾氏菌和黃單胞菌等[117]。

3.2 新興污染物——抗生素及其抗性基因

在污水、污泥以及再生水灌溉和污泥改良土壤、地表水和地下水及再生水受納水體的沉積物中經(jīng)常檢測到抗生素。由于ARGs 屬于新污染物，風(fēng)險(xiǎn)評估尚處于起步階段，目前還沒有關(guān)于安全水平的指導(dǎo)。再生水灌溉土壤中檢測到高濃度的四環(huán)素類和喹諾酮類抗生素以及豐度較高的tetG、sul1、sul2和intI1，sul2和intI1均與克雷伯氏菌、鮑曼不動(dòng)桿菌、福氏志賀氏菌等致病菌具有高度同源性，可能引發(fā)潛在的公眾健康問題[118]。再生水灌溉后ARGs水平不隨時(shí)間變化，觀察到sul1和sul2基因水平升高，并伴隨存在致病性嗜肺軍團(tuán)菌[54]。再生水樣中總腸球菌和耐萬古霉素腸球菌檢出率分別為71%、4%，紫外處理使再生水噴灌總腸球菌減少到未檢出水平，灌區(qū)分離的糞腸球菌對奎奴普丁和達(dá)福普丁表現(xiàn)出內(nèi)在抗性[119]。盡管抗生素耐藥細(xì)菌和抗生素耐藥基因日益受到關(guān)注，但作為新興污染物，現(xiàn)有的再生水利用標(biāo)準(zhǔn)和指南未能充分解決這些問題[120]。再生水灌溉可能導(dǎo)致農(nóng)業(yè)環(huán)境持續(xù)暴露于各種抗生素、抗生素耐藥菌和耐藥基因。有研究表明，再生水灌溉土壤中累積的抗生素濃度比灌溉水中高出數(shù)倍[121]。GROSSBERGER 等[122]發(fā)現(xiàn)，再生水灌溉土壤中磺胺甲惡唑含量介于0.12～0.28 μg/kg?；谂囵B(yǎng)和非培養(yǎng)方法分析，開展全面的田間規(guī)模和微觀研究評估再生水灌溉ARGs 和MGEs豐度與模式的影響，支撐建立通過再生水-農(nóng)業(yè)-土壤-作物-人類途徑進(jìn)行抗性傳播潛在風(fēng)險(xiǎn)評估的信息體系。研究表明，抗生素在土壤中的生物轉(zhuǎn)化和降解受其初始濃度、微生物活動(dòng)、土壤中的氧狀態(tài)、土壤類型和環(huán)境（濕度、溫度、鹽度、pH值）、有機(jī)質(zhì)和黏土含量以及抗生素的理化性質(zhì)影響，降解產(chǎn)物（代謝物）的毒性可能累積的濃度更高，與母體化合物相比發(fā)揮更高的毒性作用[123]。再生水灌溉可能導(dǎo)致水中的ARB 和ARGs 持續(xù)釋放到農(nóng)業(yè)環(huán)境中，由于與人類相關(guān)的易感致病菌可能通過獲得土壤環(huán)境中已有的耐藥基因而具有耐藥性，從而對人類健康造成潛在風(fēng)險(xiǎn)[124]。另有研究指出，再生水長期灌溉與清水灌溉土壤中ARB和ARGs豐度一致或處于更低水平[125]。上述研究表明，再生水灌溉土壤中釋放的抗生素耐藥基因無法在土壤環(huán)境中競爭或生存，并且其對土壤細(xì)菌不會(huì)貢獻(xiàn)顯著的ARGs，這證實(shí)了土壤微生物組中存在天然的抗生素耐藥性。再生水灌溉土壤中的抗生素可通過根部吸收并轉(zhuǎn)移到作物的地上部分。WU等[126]在再生水灌溉蔬菜組織中檢測到磺胺甲惡唑和甲氧芐氨嘧啶。再生水灌溉蘿卜和紅薯中檢測出磺胺甲惡唑（0.05～0.24 μg/kg），卷心菜和胡蘿卜可食用組織中檢測到環(huán)丙沙星（5～10 μg/kg）[127-128]?；前芳讗哼蚝图籽跗S氨嘧啶在果實(shí)中的濃度隨再生水灌溉時(shí)間的延長而增加，第3 年收獲時(shí)達(dá)到最大值[129]。再生水噴灌小麥秸稈中氧氟沙星濃度較高，甲氧芐氨嘧啶僅在秸稈和籽粒表面檢出，而磺胺甲惡唑富集在籽粒中[130]。有研究揭示了再生水灌溉條件下ARB 和ARGs 在植物中的內(nèi)化作用[131-132]。再生水灌溉番茄中檢測出多種磺胺類化合物，其中磺胺甲惡唑含量最高（30 μg/kg），所有磺胺類藥物均低于可接受的每日攝入量[133]。多菌靈、克里巴唑、克霉唑、對羥基苯甲酸甲酯、咪康唑、三氯卡班和三氯生在污水、地表水、沉積物和污泥改良土壤中檢出低ng/L 或ng/g水平[134]。污水處理廠污泥中富集廣譜消毒劑季銨化合物，使其在污泥農(nóng)用過程中釋放到農(nóng)田環(huán)境，需要建立污泥固體吸附過程細(xì)菌交叉和共同抗性機(jī)制的聯(lián)系，以確定其暴露水平和污染源[135]。

4 再生水水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)控制

再生水水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)控制主要包括物理、化學(xué)、生物及其組合處理。物理處理通常在生化處理之前，包括篩選、沉淀、曝氣、熱處理、吸附、膜處理等。針對再生水反滲透產(chǎn)水中有機(jī)物濃度升高、種類增加等問題，提出了基于新興自由基氧化和新型光源利用等再生水超高標(biāo)準(zhǔn)處理技術(shù)[136]。化學(xué)處理通常是指在一系列反應(yīng)中使用化學(xué)物質(zhì)來促進(jìn)廢水消毒的過程，通過添加特定的目標(biāo)物質(zhì)，使廢水中存在的溶解污染物分離，包括離子交換、中和沉淀以及氯化、紫外線和臭氧消毒處理。目前，紫外線（UV）消毒已成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)。LI 等[137]系統(tǒng)總結(jié)了UV-C波輻射抑制有害藻華生長的效果、機(jī)制、影響因素、再生模式和設(shè)施等方面的研究進(jìn)展。50～200 mJ/cm2的UV-C 處理可抑制再生水中銅綠微囊藻和小球藻生長，并且會(huì)對藻類造成膜損傷，藻類生長的抑制作用與UV-C 劑量呈正相關(guān)關(guān)系[138]，UV-C 與小檗堿聯(lián)合處理可在較低劑量條件下有效處理再生水中銅綠微囊藻和斜生柵藻[139]。常規(guī)的紫外線消毒劑量不能有效控制再生水儲(chǔ)存或運(yùn)輸過程中抗生素耐藥菌的復(fù)活[140]。零價(jià)鐵因其具有強(qiáng)還原性被廣泛用于強(qiáng)化污水處理，零價(jià)鐵可有效滅活水中耐藥菌，有利于降低ARGs 豐度水平[141]。一體化膜工藝系統(tǒng)可以有效減少ARGs、intI1和16S rRNA 基因，檢測到的ARGs 絕對豐度較原污水降低2～3 個(gè)數(shù)量級，并且可有效去除潛在的多重耐藥菌[142]。

生物處理是利用不同的生物有機(jī)體或生物過程來消除污染物，生物處理因其比化學(xué)或物理處理更具成本效益而被廣泛使用。生物處理通常是在二級或三級處理階段，目的是通過生物降解去除污染物，協(xié)同代謝機(jī)制有利于微生物生長并促進(jìn)污染物降解[143]。膜生物反應(yīng)器（MBR）具有高效的顆粒和微生物截留能力，已成為污水再生回用的重要技術(shù)途徑。MBR 較二氧化氯處理對軍團(tuán)菌有良好的處理效果，適用于再生水回用[144]。污水生物處理過程中產(chǎn)生大量胞外抗生素抗性基因，序批式活性污泥反應(yīng)器啟動(dòng)期產(chǎn)生大量胞外抗性基因，游離型胞外抗性基因增加倍數(shù)和持續(xù)時(shí)間高于結(jié)合型，穩(wěn)定運(yùn)行后抗性基因豐度顯著降低[145]。吸附和生物降解是抗生素的2 種主要去除途徑。此外，微生物共代謝有助于抗生素的生物降解[146]。曝氣生物濾池對磺胺類抗生素及其代謝物有良好的去除效果[147]。AAO（厭氧-缺氧-好氧工藝）+AAO+MBR（膜生物反應(yīng)器）系統(tǒng)對大多數(shù)抗生素具有較好的去除效果，提高了抗生素的吸附和生物降解能力。污水廠消除ARGs的三級處理技術(shù)包括基于化學(xué)工藝的氯化、臭氧化、紫外線和高級氧化技術(shù)，吸附、分類等物理工藝，以及人工濕地、膜生物反應(yīng)器和土地滲濾系統(tǒng)等生物工藝[148]。

組合處理是利用2種或多種處理技術(shù)形成的復(fù)合處理體系，通過物理、化學(xué)和生物作用實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化目標(biāo)，在處理效率和節(jié)能方面具有可持續(xù)性和穩(wěn)定性。高呈[149]發(fā)現(xiàn)，過硫酸鹽及其納米鐵和超聲與超濾組合工藝可以有效改善超濾對ARGs和有機(jī)物的去除效果，降低再生水回用的安全風(fēng)險(xiǎn)。TANG 等[150]采用浸沒-煅燒法制備了濾膜狀碳布固定化Fe2O3/g-C3N4（氧化鐵/石墨相氮化碳）光催化劑，過氧二硫酸鹽耦合光催化系統(tǒng)可產(chǎn)生高能活性物質(zhì)，可見光照射下在靜態(tài)和連續(xù)流動(dòng)過程中均表現(xiàn)出優(yōu)異的四環(huán)素降解性能。采用高級氧化預(yù)處理可降低ARGs 潛在宿主的相對豐度，降低后續(xù)生物處理ARGs傳播的潛在風(fēng)險(xiǎn)。針對再生水新興微量有機(jī)污染物風(fēng)險(xiǎn)控制需求，瑞士、美國等提出了多級屏障再生水處理工藝，如反滲透-化學(xué)氧化深度處理、介質(zhì)過濾-臭氧-活性炭聯(lián)用、反滲透-紫外聯(lián)合工藝[151]。采用MBR+臭氧高級氧化+活性炭濾池工藝可達(dá)到高品質(zhì)再生水回用的要求[152]。好氧異養(yǎng)生物膜慢濾-納濾（NF）組合工藝可以有效去除二級出水中的ARGs和溶解性有機(jī)物[153]。

5 結(jié)論與展望

再生水作為一種替代水源，在淡水資源短缺情況下探索再生水利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文從再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及特征、水中生物污染物類型、污染識別以及風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)等方面闡述了再生水農(nóng)業(yè)灌溉中生物污染研究進(jìn)展。除此之外，還需要進(jìn)行以下幾項(xiàng)研究：一是目前再生水利用的相關(guān)研究多是基于短期試驗(yàn)，其結(jié)果說服力不強(qiáng)。鑒于此，建議通過長期定位試驗(yàn)，評估再生水利用的安全性。二是分析再生水中抗生素等新興污染物的半衰期等，評估其是否會(huì)產(chǎn)生危害，制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，在保證再生水安全利用的前提下不過度擴(kuò)大其危害性。三是目前污水處理的工藝成本相對較高，研究低成本、快速處理工藝是今后研究的重點(diǎn)工作之一。四是加強(qiáng)再生水安全利用的相關(guān)宣傳。當(dāng)前，公眾對再生水利用接受度較低，一方面因?yàn)槿狈π麄?，另一方面研究人員試驗(yàn)過程中加入過多的重金屬，這可能會(huì)營造出再生水中含有很高的重金屬的假象而引起人們恐慌。