我国水资源短缺问题日益严峻，污水回用是解决我国水资源严重短缺问题的重要途径。到2025年，全国地级及以上缺水城市再生水利用率将达到25%以上，京津冀地区将达到35%以上。近年来，城市绿地面积不断扩张，绿地种植及养护需要消耗大量的城市水资源。再生水作为替代水源灌溉绿地，是缓解水资源短缺和绿地用水量增加二者之间矛盾的有效途径。
图1.论文摘要图
与天然水体相比，再生水虽经过处理，但仍含有药品及个人护理品（pharmaceuticals and personal care products，PPCPs）。PPCPs会随着灌溉过程进入绿地土壤，在土壤表层累积成为二次污染源，并在降雨驱动下通过淋溶作用向深层土壤及地下水系统垂向输出，同时通过地表径流横向输出，形成更严重的面源污染。准确模拟PPCPs在土壤中的累积量对于再生水的合理利用具有重要意义。累积量基于“输入量-输出量”计算，其中，输入是再生水灌溉，而PPCPs在绿地土壤中的垂向及横向迁移是两个重要的输出过程。因此，研究PPCPs在绿地土壤中的垂向及横向迁移过程是解析其累积过程的重要基础（图1）。
图2.绿地土壤中PPCPs累积概念模型
PPCPs在绿地土壤中的垂向及横向输出过程较为复杂，受到多种因素影响。本研究首先建立了垂向输出、横向输出及累积过程的概念模型（图2），结合再生水水质、灌溉方式及绿地土壤特性分析了PPCPs垂向及横向输出的影响因素，并从边界条件（再生水灌溉、降雨、植被覆盖、地下水上边界等）、土壤水动力学条件（土壤饱和含水量、饱和导水率等）、溶质运移条件（微生物降解、挥发、衰减、吸附解吸等）以及地表径流和侵蚀泥沙运移等方面解析了PPCPs垂向及横向迁移机制（图3和图4）。另外，论文总结了现有的污染物垂向及横向输出模拟方法并深入分析了其适用性、局限性及敏感性影响因素。
图3.(a)植物覆盖及吸收、(b)再生水水质对PPCPs垂向输出的影响
图4.绿地固有性质(a)坡度和坡长、(b)植被覆盖对PPCPs横向输出的影响
基于对已有文献的总结和分析，本文提出了未来在PPCPs迁移机制及模拟方面的主要研究方向：一是从微观理论角度出发，解析PPCPs在不同介质中的分配及赋存机制；二是从宏观应用角度出发，建立模拟准确、可移植性强的累积预测模型，为后续PPCPs累积通量预测预警及风险管控奠定理论基础，为反推再生水中PPCPs的排放标准及其灌溉技术相关标准的制订提供依据，对再生水在不同情景下的低碳高效合理利用提供支撑。
本综述得到北京市自然科学基金、北科院优秀青年人才及创新培育项目的资助，并以“Migration and Accumulation Simulation Prediction of PPCPs in Urban Green Space Soil Irrigated with Recycled Water: A Review”为题发表于中科院期刊分区一区Top期刊Journal of Hazardous Materials（影响因子13.6)。北京市科学技术研究院资源环境研究所在读硕士研究生刘曼芳为本论文的第一作者，乔鹏炜副研究员、张忠国研究员为本论文的共同通讯作者。
（刘曼芳 文/图）
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