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　2020年，突如其來的新冠疫情讓我們見識了世界如何在短短幾個月里發(fā)生劇變。這場疫情讓我們看到了現(xiàn)代城市的優(yōu)勢和弊端，例如一個城市被“封鎖”之后，它的各種資源和供應都可能很快告急，很多社會經(jīng)濟活動也面臨停擺。疫情讓我們再次意識到可持續(xù)性和韌性對于一個城市來說是多么重要。水安全是城市韌性的重要層面。當今的城市如何才能走上可持續(xù)發(fā)展的道路？歐盟一個名叫COST循環(huán)城市行動(COST Action Circular City)的項目就將基于自然的解決方案（Nature based solutions - NBS），尤其是一些綠色基建(Green Infrastructure)引入城市，以應例如城市熱島、洪水、污水處理以及糧食供應等水挑戰(zhàn)。
　　COST行動計劃由28個歐盟成員國以及11個非歐盟國家的參與。其目標是要建立一個跨學科平臺，聯(lián)動城市規(guī)劃師、建筑師、循環(huán)經(jīng)濟學家、工程師、社會科學家和自然科學家，共同開發(fā)一個可以讓城市應對水挑戰(zhàn)的系統(tǒng)。基于自然的解決方案和綠色基建是該項目的核心元素。就像下圖所展示的水-營養(yǎng)物質(zhì)-能源-材料的循環(huán)圈，項目希望通過合作和研究，來驗證基于這種理念的資源循環(huán)系統(tǒng)能否為城市提供健康的、可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境。

　　圖1. 基于自然解決方案的資源循環(huán)社會
　　最近參與了COST行動項目的科學家在IWA國際水協(xié)會的開源期刊《Blue-Green Systems》上發(fā)表了題為《基于自然的城市資源回收解決方案的回顧》的綜述文章。在本期微信推送里，我們將對該跨學科國際合作成果進行簡介。
　　什么是基于自然的解決方案
　　這份綜述報告的一大目的就是明確基于自然的解決方案(NBS)的定義。研究團隊將NBS定義將那些由自然帶入城市的技術(shù)，以及從自然中衍生出來的技術(shù)。它們以生物有機體作為載體，能夠?qū)崿F(xiàn)城市地區(qū)的資源回收以及生態(tài)系統(tǒng)服務的恢復。
　　綜述報告的另一主要目的是對COST行動項目中涉及的92個子項目做一次總結(jié)，介紹當今的NBS應用和最新研發(fā)成果，分析各種可回收產(chǎn)品的發(fā)展障礙，探索NBS在微觀(家庭)、中觀(區(qū)鎮(zhèn))以及宏觀 (城市) 層面的應用前景。報告主要考察了城市污水、工業(yè)廢水、市政垃圾及廢氣排放，和垃圾分類和循環(huán)設計等，非技術(shù)內(nèi)容則不在其討論范圍內(nèi) 。
　　城市污水
　　統(tǒng)計顯示，歐洲2.77億人口規(guī)模的城市污水日產(chǎn)量約為4150萬m3，但處理后的出水只有2.4%得以回用(約100萬m3)。下表列出了各種城市污水資源回收技術(shù)及研究項目概況。

　　表1. 城市污水資源回收技術(shù)概況及研究項目
　　工業(yè)廢水
　　工業(yè)廢水和廢物可以中回收能源、碳、金屬、化學品等物質(zhì)，研究因此將工業(yè)廢水和廢物作為第二大類考察對象。下表2總結(jié)了多個行業(yè)的回收技術(shù)，包括垃圾焚燒、乳業(yè)、食品、造紙、金屬行業(yè)等。

　　表2. 工業(yè)廢水和污染物的NBS資源回收技術(shù)及研究項目
　　市政固廢
　　在歐盟地區(qū)，市政固廢（Municipal Solid Waste, 簡稱MSW）占廢棄物總量的10%。乍看這比例不高，但因為市政固廢成分復雜，包括了家用垃圾、商業(yè)樓宇垃圾、建筑垃圾、市政污泥等，這意味著復雜的分類收集機制。下表3列出了處理市政固廢的NBS技術(shù)。

　　表3. 市政固廢的NBS處理方法和研究項目
　　廢氣
　　NBS技術(shù)可凈化室內(nèi)和室外廢氣，包括顆粒物、SO2、NOX、N2O、O3、VOCs，還可以將CO2轉(zhuǎn)化為O2。下表4總結(jié)了目前從城市廢氣回收二次資源的技術(shù)和項目。

　　表4. 處理排放廢氣的NBS技術(shù)及項目一覽
　　城市廢棄資源的分離回用
　　除了末端處理，前端的資源分類也相當重要。首先可以通過雨污分離管網(wǎng)提高污水廠進水濃度。更進一步的理念應該是在廁所間進行資源分離，通過無水廁所、真空廁所等設施分離黃水(尿液)、褐水(糞便)、黑水(褐水、灰水、黃水混合)。第三是餐廚垃圾和生物垃圾的有機轉(zhuǎn)化。下表5對這些源頭分離技術(shù)和項目進行總結(jié)。

　　表5. 城市污水和廢棄物的源頭分離技術(shù)和項目

　　圖2. 荷蘭Sneek的真空廁所分離家庭用水的流程圖
　　共同問題
　　NBS在城市污水、工業(yè)廢水、城市固體廢棄物和廢氣四個方面的應用有各自的困難和挑戰(zhàn)。作者認為，總的來說NBS面臨以下三方面的阻力。
　　第一是缺少關(guān)注度。盡管在上述一些實例里NBS顯示出比傳統(tǒng)技術(shù)更好的表現(xiàn)和效率，但依然沒有受到應有的重視。作者認為這些成果應得到更好的宣傳，讓更多的決策者了解NBS，認識其優(yōu)點并建立信心和信任。
　　第二是法律法規(guī)方面的障礙。NBS理念和技術(shù)很難和現(xiàn)行的法律法規(guī)兼容，因為一種資源用過之后就會被視作“廢棄物”，其處理就要執(zhí)行廢棄物管理的標準。一些現(xiàn)有的法規(guī)并不允許對一些回收后的二級產(chǎn)品直接回用，例如荷蘭仍在討論城市里產(chǎn)生的堆肥的使用條件和范圍，因為無法對每家每戶自產(chǎn)的堆肥進行檢測，無法確認其質(zhì)量是否符合目前的標準。這就導致一些NBS技術(shù)無法在整個城市得到推廣。
　　第三是自身的技術(shù)問題。除了得到政策支持，NBS技術(shù)自身也要繼續(xù)優(yōu)化，它們很多還處于小試或中試規(guī)模，而且產(chǎn)品的衛(wèi)生安全還有待驗證。
　　在這個階段，其實三個方面的阻礙相互影響。只有促進和政府以及一些私人投資者的溝通才能打開市場，反過來讓決策者看到成功案例，才能獲得法律法規(guī)的支持，最終獲得繼續(xù)研發(fā)的經(jīng)費，建立一個良性循環(huán)。
　　小結(jié)
　　在綜述報告最后，作者們也提出了一些展望和建議：
　　1.在更多城市和地區(qū)對現(xiàn)有的NBS技術(shù)進行概念驗證
　　2.對得到驗證的NBS資源回收系統(tǒng)進行更大規(guī)模的試驗
　　3.突出NBS技術(shù)的多功能性，吸引更多的投資
　　4.與價值鏈上的其他組織加強合作
　　5.細化NBS技術(shù)的全額成本計劃，以便和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)方法進行比較
　　這份綜述報告最大的亮點就是將目前歐盟超過90個基于NBS的資源回收項目進行了匯總簡介，也對其技術(shù)要點和發(fā)展障礙進行了分析，非常值得讀者收藏查閱。

　　圖3. COST行動