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攝影：Glenn Ostle/TNC Photo Contest 2019

當下，全球有40%的水源流域出現(xiàn)了高到中等程度的退化（TNC，2017），這將對水安全構(gòu)成嚴重威脅。來自農(nóng)業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)的營養(yǎng)物質(zhì)和沉積物導致水質(zhì)下降。自然植被的喪失和土地退化改變整個景觀的水流模式，導致供水不可靠。全球8.44億人口仍缺乏飲用水基本服務，至少20億人缺乏家用安全飲用水。獲取清潔的水資源變得越來越困難，水資源短缺、用水安全問題日益突出。本期解鎖自然的力量系列長文將重點解讀：基于自然的解決方案（Nature-based Solutions, NbS）在保障飲用水安全方面的作用。

飲用水安全：人類發(fā)展和福祉的根本

飲用水安全是人類發(fā)展和福祉的根本所在，水質(zhì)對人類健康至關重要，受污染的水源會傳播各種疾病，如腹瀉、霍亂、痢疾、傷寒和腸胃炎等，因此提供安全飲用水是促進健康和減少疾病與貧困的最有效手段之一。然而，當前全球仍有近30%的人口缺乏干凈的飲用水，近80%的廢水未經(jīng)處理直接被排入江河湖海。普遍和平等地獲得安全和負擔得起的飲用水成為聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標中的一項，獲得安全的飲用水對于確保實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標至關重要。

攝影：Nick Hall

人類活動和氣候變化嚴重威脅水質(zhì)

人口增長和城市化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)擴張和集約化以及氣候變化驅(qū)動下的水污染和水質(zhì)惡化，正嚴重威脅著人類和生態(tài)系統(tǒng)健康。森林砍伐、地表植被破壞和濕地退化加劇了水土流失，導致河水水質(zhì)下降；不合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式造成氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)以面源污染的形式進入河流，導致水體富營養(yǎng)化；不透水的城市地面無法吸收、儲存雨水，導致污染物擴散；生活污水和工業(yè)廢水未經(jīng)合理處理通過管道直接排入水體，造成點源污染；氣候變化進一步推波助瀾，可利用水量減少及水溫升高將進一步加劇水質(zhì)惡化，更頻繁和更猛烈的洪水會使污染物急劇擴散（IPCC，2014）。

自20世紀90年代以來，非洲、亞洲和拉丁美洲幾乎所有河流的水污染情況均出現(xiàn)惡化（UNEP，2016a）。研究報告指出，未來幾十年內(nèi)水質(zhì)惡化還將進一步加劇，從而增加對人類健康、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的威脅（Veolia/IFPRI，2015），使得水資源供需矛盾進一步加劇。

2000-2005年基本周期與2050年主要流域的水質(zhì)風險指數(shù)

對照圖

資料來源：UNESCO，《聯(lián)合國世界水發(fā)展報告：2018》

我國的水污染現(xiàn)狀

自2015年我國開始實施“水十條”（水污染防治行動計劃）以來，中國水環(huán)境質(zhì)量大幅改善。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2019年，全國地表水國控斷面水質(zhì)優(yōu)良（Ⅰ—Ⅲ類）、喪失使用功能（劣Ⅴ類）比例分別為74.9%、3.4%，分別比2015年提高8.9個百分點、降低6.3個百分點；大江大河干流水質(zhì)穩(wěn)步改善。但水污染防治形勢依然嚴峻，以太湖、巢湖、滇池為代表的部分湖泊（水庫）仍然呈輕度富營養(yǎng)狀態(tài)（占所有監(jiān)測湖泊的22.4%）至中度富營養(yǎng)狀態(tài)（占所有監(jiān)測湖泊的5.6%），農(nóng)業(yè)面源污染防治壓力較大（生態(tài)環(huán)境部，2019）。因此我們必須加大重點流域、水源地的治理與保護，加強農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染治理，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，方能確保飲用水安全。

基于自然的水安全解決方案（NbS-WS）

提升水質(zhì)，保障飲用水安全

長期以來，我們首先希望借助“灰色”基礎設施（如輸水渡槽、水庫和污水處理廠等）以改善水資源管理，而將自然撇在一邊。但是，即使是最堅固的混凝土解決方案在充滿了氣候不確定性的時代也顯示出嚴重的缺陷：它們是剛性的，并且其設計和建造規(guī)范無法適應未來外部條件變化。全球水質(zhì)的污染、需水量的迅速增加以及不合理利用的問題，導致水資源進一步短缺，水環(huán)境愈加惡化，水安全問題迫在眉睫，僅靠墨守成規(guī)已經(jīng)力有不逮，我們需要與自然協(xié)作，以新的解決方案來管理水資源。

基于自然的水安全解決方案（NbS-Water Security, WS）是指通過保護、可持續(xù)管理、恢復生態(tài)系統(tǒng)，有效和適應性地應對水安全挑戰(zhàn)，同時為人類福祉和生物多樣性帶來益處。NbS-WS利用保護生態(tài)系統(tǒng)（森林、草地、河流等）、對綠色基礎設施進行投資（如再造林和恢復濕地等）、可持續(xù)管理（如減少肥料或殺蟲劑使用的智慧農(nóng)業(yè)）等措施，從源頭到城市為水安全提供解決方案。

基于自然的水安全解決方案（NbS-WS）——從源頭到城市

資料來源：TNC

NbS-WS，從源頭解決問題

攝影：Ian Shive

清潔的好水離不開好的水源。開展水源地保護，能夠有效提高水質(zhì)，恢復河流的自凈能力，同時為上下游帶來多重收益。研究發(fā)現(xiàn)，在中國大約140萬公頃的水源地集水區(qū)實施NbS水源保護項目即可以減少至少10％的水污染，僅此一項就可以改善1.5億人口的飲用水水質(zhì)（TNC，2016）。

通過恰當?shù)墓芾?，森林、濕地和草地以及土壤和作物均可成為保護水源的“綠色基礎設施”。它們通過減少泥沙負荷、防止土壤侵蝕、截留污染物及回收養(yǎng)分，在調(diào)節(jié)水流量和維持水質(zhì)方面發(fā)揮著重要作用（TNC，2014）。森林保護、造林或恢復天然林等可以幫助保持土壤并減少侵蝕，過濾來自地表徑流的污染物，加強水土涵養(yǎng)；濕地保護、退耕還濕、人工濕地等濕地保護和恢復措施能夠有效處理并過濾水中多余的營養(yǎng)物質(zhì)和沉積物，并提供多樣化的動植物棲息地和其他多種生態(tài)系統(tǒng)服務和效益；健康的河岸帶是重要的地面覆蓋物和生物過濾器，修復河岸帶幫助恢復其生態(tài)系統(tǒng)服務功能，使其成為防止污染物流入河流的最后一道防線。

攝影 ：Adam Stoltman

管理來自農(nóng)業(yè)的面源污染是目前提升水質(zhì)面臨的最大挑戰(zhàn)，因面源污染更難控制、影響范圍更廣、使用傳統(tǒng)工程技術較難清除，這恰恰是基于自然的解決方案（NbS）最能發(fā)揮作用的領域。采取保護性耕作等措施能夠改善土壤養(yǎng)分管理，從而降低對化肥的需求，并減少養(yǎng)分流失或滲入地下水；增加、保持土壤表層保護性的有機覆蓋物，利用作物、覆蓋作物或作物殘留物來保護土壤表層，留住水分與養(yǎng)分，提高土壤生物活性，利于綜合控制雜草與害蟲，從而減少除草劑和殺蟲劑的使用。Stagnari等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)耕作農(nóng)業(yè)相比，保護性農(nóng)業(yè)能“改善土壤結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性；增加排水和持水能力；減少降雨徑流的風險并減少高達100%農(nóng)藥和70%化肥造成的地表水污染；降低20%-50%的能耗，同時降低二氧化碳排放量”。

基于自然的水安全解決方案（NbS-WS）不僅有效，而且和凈水廠等灰色基礎設施相比，也更具成本有效性。建設足夠大的凈水工廠的費用估計60-100億美元，每年還要有額外的1.1億美元用于運營和維護。這可不是一筆小數(shù)目。盡管建設綠色基礎設施的總開支很難量化，但據(jù)估算它每年消耗的資金不到1億美元（TNC，2017）。

案例 1

厄瓜多爾基多水基金

Condor Bioreserve生態(tài)保護區(qū)位于安第斯山脈地區(qū)，與基多集水區(qū)是重合的。它為基多市及其周邊150萬居民提供了清潔的水資源。然而，不可持續(xù)的自由放牧和農(nóng)業(yè)實踐、基礎設施建設、非法盜獵和采伐等破壞了保護區(qū)涵養(yǎng)水源的生態(tài)服務功能，直接影響到基多地區(qū)的水供應量和水質(zhì)。

攝影：Erika Nortemann/TNC

為了保護水源地生態(tài)系統(tǒng)的健康，以改善基多的水質(zhì)和水量，TNC在2000年聯(lián)合基多城市公共飲用水和衛(wèi)生設施公司（EPMAPS）成立了FONAG水基金。FONAG水基金是一個預期80年的信托基金，它利用下游水廠和用水戶的資金，來補償和保護上游水源地的生態(tài)系統(tǒng)及其服務功能，以保障下游的水量和水質(zhì)。簡而言之，水基金的實質(zhì)是下游用水戶購買上游的生態(tài)系統(tǒng)服務功能。

水基金整體概念示意圖 | 資料來源：TNC

為了實現(xiàn)FONAG水基金的三個目標，即保持穩(wěn)定和安全的水供應、改善和保持流域生物多樣性和提升下游群體的生活品質(zhì)，有效的資金模式、科學的流域保護規(guī)劃和合理的組織治理架構(gòu)被設計建立，保證FONAG水基金運作的可持續(xù)性。

FONAG水基金通過良好運營，可持續(xù)的資金不斷被用于改善流域生態(tài)環(huán)境和加強社區(qū)可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，在流域生態(tài)和社會經(jīng)濟兩方面取得了顯著成效。

生態(tài)：到2010年，水基金支持保護的流域面積達50萬公頃，重新造林2033公頃，種植超過200萬棵樹木。長期監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，高山草甸恢復效果顯著、植物種類數(shù)量提升，另外所管理河段的土壤流失指數(shù)、河流棲息地指數(shù)和河岸植被質(zhì)量指數(shù)也明顯改善，當?shù)厮|(zhì)更加健康。

社會經(jīng)濟：水基金的受益人超過230萬，不僅包括了下游城市的用水戶，而且為水源附近的社區(qū)居民帶來了可持續(xù)的生產(chǎn)方式和經(jīng)濟收入，例如到2010年，30500名兒童受益于環(huán)境教育項目、流域內(nèi)200戶家庭參與社區(qū)發(fā)展項目，獲得新的就業(yè)機會。

厄瓜多爾桑戈爾基的在校學生參與環(huán)境教學活動

攝影：Erika Nortemann/TNC

NbS-WS，改善人類居住區(qū)的水質(zhì)

目前全球絕大部分人口居住在城市，對于將綠色基礎設施納入城市規(guī)劃和設計，管理和減少城市內(nèi)澇及徑流污染，人們的興趣日益增加（UNEP-DHI/IUCN/TNC，2014）。綠色屋頂、雨水花園、生態(tài)樹池等覆有植被的下滲區(qū)或排水區(qū)，幫助處理廢水和減少暴雨徑流，凈化水質(zhì)之余還可為周邊居民提供休憩場所?；謴蜐竦鼗蛉斯竦赜兄谔幚砩钗鬯托屡d污染物，研究顯示，濕地在降解或固定新興污染物（包括藥物）方面比常規(guī)廢水處理方式更為有效（Vystavna et al.，2017）。

覆有植被的下滲區(qū)或排水區(qū)，幫助處理廢水和減少暴雨徑流，

凈化水質(zhì) | 圖片來源：TNC

當然，基于自然的解決方案（NbS）也并非萬能的靈丹妙藥。在處理污染物濃度較高的工業(yè)和采礦業(yè)廢水時，灰色基礎設施仍是不可或缺的處理方式。

案例 2

深圳海綿城市建設--崗廈1980

地點：深圳福田區(qū)崗廈村

海綿設施：綠色屋頂、雨水收集桶

崗廈1980的綠色屋頂位于深圳福田CBD的城中村，桃花源生態(tài)保護基金會、大自然保護協(xié)會以立體輕鋼結(jié)構(gòu)搭載400余個種植箱，培育華南本土植物，于握手樓叢中開拓出前所未見的綠化空間。在綠色屋頂改造后，并搭配上300升容量的雨水收集桶，通過屋頂?shù)姆N植與蓄水設備可以實現(xiàn)65%的雨水年徑流總量控制率。同時，也有效提升了城中村的環(huán)境宜居性，并成為了一個為社區(qū)服務的多功能活動空間。

城中村崗廈1980綠色屋頂 | 圖片來源：TNC

基于自然的水安全解決方案（NbS-WS）

勢在必行

攝影：Kevin Arnold

長期以來，灰色基礎設施解決方案在水資源管理方面占壓倒性優(yōu)勢。盡管針對基于自然的解決方案（NbS）的投資日益增長，但這部分投資占水資源管理基礎設施總投資的比例還不到1%（UNESCO，2018）。這是由于人們對NbS-WS仍缺乏足夠的認識、有效的溝通和知識儲備，沒有充分認識到NbS能夠真正降低水的易變性風險、改善水質(zhì)和可用水。例如，2013年以來，歐盟委員會積極推動應用NbS以保證水安全，但由于缺乏證據(jù)、方法和指導，其實際應用受到阻礙。

近年來，對基于自然的解決方案（NbS）的關注度正在迅速提高，部分原因是因為人們已經(jīng)認識到它們的潛力被低估了。政策制定上，越來越多的國家和地區(qū)，例如歐盟、中國、荷蘭等，已經(jīng)開始將基于自然的水安全解決方案（NbS-WS）的思路納入到水環(huán)境治理的主流之中。聯(lián)合國在第八屆世界水論壇上發(fā)布《2018年世界水資源發(fā)展報告》時特別指出，“中國海綿城市理念是NbS的一個優(yōu)秀樣本”。實踐中，通過生態(tài)保護和水基金等方式實施對生態(tài)系統(tǒng)服務補償?shù)耐顿Y與日俱增；城市綠色基礎設施投資快速增長，表明方案得到越來越多的采納。

騰訊濱海大廈的屋頂花園 | 攝影：Theodore Kaye

實施基于自然的水安全解決方案（NbS-WS）不僅可以給我們帶來成本效益較高的潔凈飲用水，同時也可以應對經(jīng)濟和人類發(fā)展面臨的其他挑戰(zhàn)，包括公共衛(wèi)生、可持續(xù)的就業(yè)機會以及氣候變化帶來的威脅，前景廣闊。NbS-WS提供了廣泛的價值和獨特的多重效益，遠遠超出了安全供水的范圍。構(gòu)建更安全、更可持續(xù)、更美好的未來，各種基于自然的解決方案（NbS）勢在必行。

參考文獻

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