综述：家庭废水在水培系统中的再利用：关于采用情况、营养成分变化、挑战及未来方向的系统综述

《Agricultural Water Management》：Domestic wastewater reuse in hydroponic systems: A systematic review of adoption, nutrient variability, challenges, and future directions

本研究通过系统综述2014-2024年文献，评估处理生活污水在设施水培系统中的可行性，发现南非等非洲国家在番茄、生菜等作物的水培试验中取得初步成效，但存在营养浓度波动大（氮磷钾含量差异达15-80倍）、pH失衡、重金属超标等问题，需补充化肥或优化处理工艺。研究揭示非循环水培系统应用不足，需加强营养动态监测和区域性适应性研究。

　　在非洲地区，利用经过处理的居民生活污水进行农业生产的实践正在逐渐受到关注。这种做法不仅能够为作物提供灌溉用水，还能补充作物所需的营养成分，尤其是在气候变化加速淡水资源枯竭的背景下，这一策略显得尤为重要。随着全球对可持续发展和水资源管理的关注度不断提升，生活污水的再利用被视作一种创新的农业实践，能够有效缓解家庭、工业和农业用水之间的竞争，同时有助于实现粮食安全目标。然而，这一领域的研究仍处于发展阶段，尤其是在非洲，只有少数国家在相关研究上有所贡献，表明该实践尚未广泛普及，仍需进一步探索和推广。

生活污水中含有丰富的营养成分，如氮、磷、钾等，这些是植物生长不可或缺的元素。在某些研究中，科学家们发现，经过适当处理的生活污水能够满足部分作物的营养需求，甚至在某些情况下，能够提供比传统肥料更高的营养价值。此外，这种再利用方式还可以减少农业对淡水资源的依赖，提高水资源利用效率，特别是在城市农业中，由于土地资源有限，这种无土栽培技术显得尤为关键。然而，生活污水的营养成分并不稳定，其浓度和种类因来源、处理方式和环境条件的不同而存在较大差异，这种不一致性给实际应用带来了挑战。

为了系统评估生活污水在无土栽培中的应用，研究人员采用了“系统综述与荟萃分析报告条目”（PRISMA）框架，对过去十年（2014–2024年）的相关文献进行了全面搜索和筛选。通过这一方法，最终确定了22篇符合条件的论文进行分析。研究发现，尽管生活污水在无土栽培中的应用在全球范围内仍属新兴领域，但在非洲，仅有五个国家中的三个发表了相关研究，表明该技术在非洲大陆的推广仍面临诸多障碍。

生活污水的再利用在无土栽培系统中展现出一定的潜力，但同时也存在一些问题。首先，生活污水的营养成分具有显著的波动性，这种波动可能影响作物的生长和产量。其次，由于生活污水中可能残留某些有害物质，如重金属和病原体，因此需要对污水进行有效处理，以确保其安全性。此外，无土栽培系统对营养成分的精确控制要求较高，而生活污水的不稳定性可能使得这种控制变得复杂。因此，为了实现高效利用，有必要对生活污水进行适当的预处理，以提高其营养成分的稳定性，同时降低潜在的健康风险。

在实际应用中，研究人员普遍认为，生活污水作为无土栽培的营养来源具有可行性，但必须结合其他补充措施，以确保作物能够获得足够的营养。例如，一些研究指出，单独使用生活污水可能无法满足作物的全部营养需求，因此需要与其他无机肥料或商业营养液相结合。此外，无土栽培系统的设计也对生活污水的利用效果产生重要影响。在某些研究中，采用滴灌系统和营养液膜技术（NFT）等较为复杂的系统，能够更好地控制营养供应和水质。然而，这些系统通常需要电力和机械设备支持，对于资源有限的地区而言，可能难以大规模推广。

另一方面，一些研究关注了非循环或被动式无土栽培系统在生活污水再利用中的应用。这类系统主要依赖重力而非泵送或电力，因此在能源成本和操作便利性方面具有优势。然而，目前针对这类系统的相关研究较少，表明其在生活污水再利用中的潜力尚未被充分挖掘。为了更好地利用生活污水，特别是在资源匮乏的地区，有必要进一步研究被动式和非循环系统的适用性，以及如何优化这些系统的运行，以提高营养利用率和作物产量。

在非洲，由于人口增长和城市化进程加快，许多地区面临严重的水资源短缺和卫生设施不足的问题。这种情况下，生活污水的再利用成为一种可行的解决方案，不仅可以缓解水资源压力，还能为农业生产提供额外的营养来源。然而，当前的研究仍然集中在少数国家，如南非，而其他非洲国家的研究较少，这表明该技术在非洲大陆的推广仍需更多的关注和支持。此外，不同国家的生活污水来源和处理方式存在差异，因此需要根据当地的实际情况，制定相应的政策和技术标准，以确保生活污水的安全和高效利用。

综上所述，生活污水在无土栽培中的应用是一个值得深入研究的领域，尤其是在非洲等水资源紧张的地区。虽然目前的研究已经显示出其潜在的益处，但同时也揭示了若干挑战，如营养成分的不稳定性、处理成本和健康风险等。因此，未来的研究应重点关注如何优化生活污水的处理技术，提高其营养成分的稳定性，并探索适合不同地区和农业需求的无土栽培系统。此外，还需要加强公众教育和政策支持，以提高社会对这一技术的接受度和推广力度。通过这些努力，生活污水的再利用有望成为推动可持续农业发展和保障粮食安全的重要手段。