中国农业大学专家团队在《Nature Communications》发表的研究成果显示，在2009至2022年间，全国的污水处理行业消耗了超过360.8亿千克水，到了2022年已飙升至928.5亿千克，增长幅度超过了1.6倍。同样，该行业的能源消耗也从97.5亿千瓦时增加到253.5亿千瓦时。由于这一领域在水资源短缺和能源受限的情况下承受着巨大压力，专家们基于生命周期评价的理论框架，构建了一个覆盖建设、运行和拆除全过程的核算体系。为了支撑研究，他们整合了2009年到2017年的《城镇排水统计年鉴》中的数据，涵盖了全国10124座污水处理厂的工艺类型和处理能力，还通过90个典型案例的数据补充了全国主要工艺的情况。为了精准反映资源消耗的差异，专家把水足迹分为直接用水和间接用水，直接用水包括混凝土养护和设备清洗等环节，间接用水则体现在材料生产和电力消耗对应的虚拟水部分；能源足迹则涵盖了直接能耗与材料隐含能。利用对数平均迪氏指数分解法对驱动因素进行分析后发现，污水处理率和人均GDP是促进总量增长的主要原因，而单位GDP水强度则起到了抑制作用。 在这次研究中，八大主流工艺被逐一分析了它们的水足迹和能源足迹强度。结果表明，生物滤池表现出最低的资源消耗表现，其平均水足迹强度仅为0.96千克每立方米，能源足迹强度为0.18千瓦时每立方米；相比之下CAST工艺最高，分别达到1.91千克每立方米和0.63千瓦时每立方米，两者的差距超过65.9%。在生命周期的各阶段里，建设期的直接用水占该阶段总水足迹的91.5%，运行期的能耗则占据全生命周期能源足迹的89.5%。在新兴的工艺中，Linpor也展现出了较好的资源效率。 空间分布方面的差异同样显著。A²/O工艺在这一时期内的占比从28%上升到41%，成为贡献最大的工艺类型。内蒙古、江西和江苏等省份的单位强度较高；而黑龙江的单位强度比内蒙古低15%至22%。多目标优化框架的设计则提供了未来的发展路径：如果采取合理的工艺调整方案，到2035年我国的污水处理行业能够在投资增加控制在8%以内的前提下，同时实现水足迹降低16.1%、能源足迹降低25.6%，并且还能维持氮磷去除效率基本稳定。 这项研究指出了具体的优化策略。以水足迹降低为目标的情景（S8）可以比基准情景多节约10%以上的成本；以氮磷去除为目标的情景则因为资源消耗和成本都较高而不太理想。面向2035年的区域优化情景（Nt2）显示，全国范围内可以实现水足迹降低16%、能源足迹降低26%，总磷去除率提升约2%，总氮去除率基本稳定，而成本仅增加6%。在东南沿海和中部省份（如广东、河南、湖南），虽然成本增加明显但也带来了环境质量改善与资源消耗下降的双重好处。 这项研究虽然揭示了诸多有价值的发现，但也存在一定的局限性。受限于数据可得性，未能对预处理、生物处理、消毒和污泥处理等细分阶段进行精细化分析；研究对象也主要集中于城镇污水处理领域；同时情景模拟基于现有工艺类型进行设计，未来还需要纳入更多创新技术路径。建议后续研究加强全过程数据采集工作，拓展评估边界范围，并结合政策工具设计出更具针对性的区域优化策略。这项成果为可持续污水处理管理提供了可推广的优化框架，对实现联合国可持续发展目标具有重要参考价值。