探索农业废水回用的系统性挑战:一种改进的德尔菲法和交叉影响分析方法

《Journal of Cleaner Production》:Exploring systemic challenges in wastewater reuse for agriculture: A modified Delphi and cross-impact analysis approach

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年03月13日 来源:Journal of Cleaner Production 10.7

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  废水回用作为应对农业水资源短缺的关键战略;然而,其在巴西的推广仍受到相互关联的障碍制约,这些障碍此前被孤立研究而非系统性分析。为弥补这一空白,本研究识别并分析了巴西农业可持续废水回用障碍间的相互依赖关系。研究人员采用混合方法,整合了两轮德尔菲(Delphi)调

  
废水回用作为应对农业水资源短缺的关键战略;然而,其在巴西的推广仍受到相互关联的障碍制约,这些障碍此前被孤立研究而非系统性分析。为弥补这一空白,本研究识别并分析了巴西农业可持续废水回用障碍间的相互依赖关系。研究人员采用混合方法,整合了两轮德尔菲(Delphi)调查(40名专家)和交叉影响分析(Cross-Impact Analysis, CIA),以量化治理、基础设施、金融、社会和环境五个维度共12个障碍间的系统关系。研究结果揭示了以治理缺陷为主导的层级结构。公共政策不足(Insufficient Public Policies, G4)成为主要驱动因素(活跃和Active Sum = 19.04),其次是缺乏国家立法(Absence of National Legislation, G5, AS = 17.76)。分析揭示了一个关键因果级联:治理缺口通过金融约束(Lack of Economic Incentives, F1)传导至基础设施缺陷,其中影响强度2.75和2.50为最强路径。这些结果强调,监管改革是释放投资的必要前提。集成德尔菲-CIA框架为全球面临类似制度挑战的水资源紧张地区的政策制定者提供了可操作的见解。
**研究背景与问题**
全球水资源需求因农业、城市化和气候变化而加剧,废水回用(wastewater reuse)成为缓解农业用水短缺的关键战略。然而,在巴西,尽管拥有全球近12%的淡水储量,但区域水资源分布不均(如东北半干旱地区短缺)及城市供水压力仍制约农业可持续发展。现有研究多孤立关注环境、治理、基础设施、金融或社会层面的单一障碍,缺乏对其相互依赖关系的系统性分析。为此,研究人员开展本研究,旨在识别并量化巴西农业废水回用障碍间的系统关系,回答核心问题:哪些政治、技术、环境、经济和治理障碍阻碍了废水回用,以及它们如何相互关联?该研究发表于《Journal of Cleaner Production》。

**关键技术方法**
本研究采用混合方法,整合了两轮改进的德尔菲法(Delphi method,一种通过多轮匿名问卷达成专家共识的结构化技术)和交叉影响分析(Cross-Impact Analysis, CIA,一种分析系统中因素间直接与间接因果关系的系统分析技术)。研究人员通过系统性文献回顾初步识别12个障碍,并招募40名来自巴西多个州(包括圣保罗、里约热内卢、米纳斯吉拉斯等)的专家(涵盖学术界、公共管理、咨询、卫生服务提供商等),进行两轮德尔菲调查(第一轮40人,第二轮34人)。基于专家评分构建二元影响矩阵(Binary Influence Matrix, BIM)和交叉影响矩阵(Cross-Impact Matrix, CIM),计算活跃和(Active Sum, AS)、被动和(Passive Sum, PS)、关键性指数(P = AS × PS)和驱动比(Q = AS/PS),对障碍进行分类并映射因果路径。

**研究结果**
**3.1 德尔菲(Delphi)结果**
通过两轮德尔菲调查,研究人员识别了治理、基础设施、金融、社会和环境五个维度共12个障碍,并在第二轮达到≥75%专家评分为高或非常高(Likert 4或5)的共识。治理维度中,缺乏机构间协调与合作(G1)共识达81.0%,缺乏国家立法(G5)达85.7%;金融维度中,缺乏经济激励与融资选项(F1)共识达77.8%;社会维度中,公众不信任(S1)和信息缺乏(S2)均达75.0%;环境维度中,监测不足(A1)达77.8%,处理不当(A2)达75.0%。

**3.2 交叉影响分析(CIA)发现**
CIA揭示了障碍间的层级结构:治理缺陷(G4、G5)为最高活跃和驱动因素(AS分别为19.04和17.76),通过金融约束(F1,AS = 11.73)传导至基础设施障碍。最强直接影响路径为F1→基础设施收集和处理不足(I1),强度2.75;以及F1→管网现代化资源限制(I2),强度2.50。环境障碍(A2、A1)和基础设施分布(I5)具有最高被动和(PS > 12),被分类为反应性(Reactive)障碍,即受上游因素影响的系统终点。

**3.3 关键发现与障碍优先级排序**
基于量化指标,研究人员将障碍分为四类:主动驱动(Active Driver,Q > 1且AS高),如G5(Q = 2.52)和机构间协调缺失(G1,Q = 2.00);关键链接(Critical/Linkage,P高),如G4(P = 226.58,Q = 1.60)和F1(P = 121.64,Q = 1.13);反应性(Reactive,Q < 1且P较高),如I1(Q = 0.77)和A1(Q = 0.73);以及自主(Autonomous,Q较低),如法律不确定性(G2,Q = 2.30)和公众不信任(S1,Q = 0.65)。网络图显示治理障碍(G4、G5)通过F1影响基础设施(I1、I2),构成核心因果级联。

**讨论与结论总结**
讨论部分指出,治理缺陷(公共政策不足G4、缺乏国家立法G5)是系统上游的核心约束,而非孤立问题。CIA揭示了监管改革是释放投资的前提,因为金融约束(F1)作为传递节点,将治理缺口转化为基础设施赤字。基础设施障碍(如I1、I5)被归类为反应性,表明其症状属性。社会因素(如公众不信任S1)需配合透明沟通和社区参与。研究认为,废水回用推广受限于制度条件而非技术可行性,因此监管改革是关键杠杆点。研究结论(翻译自原文):本研究采用混合方法,整合德尔菲法和交叉影响分析,系统识别并检验了巴西农业可持续废水回用障碍间的相互依赖关系,实现了从孤立障碍识别到系统理解的转变。研究结果揭示了清晰的层级结构:治理缺陷——公共政策不足(G4,AS = 19.04)和缺乏国家立法(G5,AS = 17.76)——成为主要系统驱动因素。交叉影响分析揭示了一个关键因果级联:监管缺口通过金融约束(F1)传导至基础设施缺陷,其中F1→I1(2.75)和F1→I2(2.50)关系的影响强度最强。物理基础设施缺陷(I1、I5)和环境障碍具有最高被动和,被分类为反应性——即上游治理失效的症状而非独立约束。从政策角度,这些结果支持一个序列化干预策略:通过综合性国家立法解决治理障碍是释放经济激励并推动水-农业耦合中循环经济转型的必要前提。Aquapolo项目表明,当治理和金融条件协调一致时,下游障碍可被有效克服。本研究通过提供基于实证的系统框架,超越了单纯列障碍的层面,量化了其结构相互依赖性,为全球面临类似治理碎片化的水资源紧张地区(包括中东和北非、撒哈拉以南非洲、南亚和东南亚)提供了可应用的见解。
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