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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生劇變。這場疫情讓我們看到了現代城市的優勢和弊端，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，很多社會經濟活動也面臨停擺。疫情讓我們再次意識到可持續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發展的道路？歐盟一個名叫COST循環城市行動(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。
　　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，聯動城市規劃師、建筑師、循環經濟學家、工程師、社會科學家和自然科學家，共同開發一個可以讓城市應對水挑戰的系統。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-營養物質-能源-材料的循環圈，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系統能否為城市提供健康的、可持續發展的環境。

　　圖1. 基于自然解決方案的資源循環社會
　　最近參與了COST行動項目的科學家在IWA國際水協會的開源期刊《Blue-Green Systems》上發表了題為《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，以及從自然中衍生出來的技術。它們以生物有機體作為載體，能夠實現城市地區的資源回收以及生態系統服務的恢復。
　　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，介紹當今的NBS應用和最新研發成果，分析各種可回收產品的發展障礙，探索NBS在微觀(家庭)、中觀(區鎮)以及宏觀 (城市) 層面的應用前景。報告主要考察了城市污水、工業廢水、市政垃圾及廢氣排放，和垃圾分類和循環設計等，非技術內容則不在其討論范圍內 。
　　城市污水
　　統計顯示，歐洲2.77億人口規模的城市污水日產量約為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及研究項目概況。

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

　　表2. 工業廢水和污染物的NBS資源回收技術及研究項目
　　市政固廢
　　在歐盟地區，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。

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

　　表4. 處理排放廢氣的NBS技術及項目一覽
　　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化。下表5對這些源頭分離技術和項目進行總結。

　　表5. 城市污水和廢棄物的源頭分離技術和項目

　　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。作者認為，總的來說NBS面臨以下三方面的阻力。
　　第一是缺少關注度。盡管在上述一些實例里NBS顯示出比傳統技術更好的表現和效率，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，認識其優點并建立信心和信任。
　　第二是法律法規方面的障礙。NBS理念和技術很難和現行的法律法規兼容，因為一種資源用過之后就會被視作“廢棄物”，其處理就要執行廢棄物管理的標準。一些現有的法規并不允許對一些回收后的二級產品直接回用，例如荷蘭仍在討論城市里產生的堆肥的使用條件和范圍，因為無法對每家每戶自產的堆肥進行檢測，無法確認其質量是否符合目前的標準。這就導致一些NBS技術無法在整個城市得到推廣。
　　第三是自身的技術問題。除了得到政策支持，NBS技術自身也要繼續優化，它們很多還處于小試或中試規模，而且產品的衛生安全還有待驗證。
　　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，才能獲得法律法規的支持，最終獲得繼續研發的經費，建立一個良性循環。
　　小結
　　在綜述報告最后，作者們也提出了一些展望和建議：
　　1.在更多城市和地區對現有的NBS技術進行概念驗證
　　2.對得到驗證的NBS資源回收系統進行更大規模的試驗
　　3.突出NBS技術的多功能性，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技術的全額成本計劃，以便和傳統農業方法進行比較
　　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，也對其技術要點和發展障礙進行了分析，非常值得讀者收藏查閱。

　　圖3. COST行動