《Journal of Environmental Management》：Evaluating drivers and barriers to advanced effluent treatment adoption through SWOT-AHP analysis of bio-based and nanotechnology approaches
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该研究通过SWOT-AHP分析框架，从技术、环境、社会经济、治理和健康等维度系统评估了生物和纳米水处理技术的优势、劣势、机遇与威胁，结合多国专家意见量化了实施优先级，为决策者提供加速技术采纳的实践策略。
Nidal M. Hussein | Mohammed N. Assaf | Siti Khalijah Mahmad Rozi | Faisal Aburub | Motasem Saidan
约旦安曼佩特拉大学工程学院土木工程系
摘要
随着对废水处理要求的提高，人们期望其不仅能实现合规排放，还能产出可再利用的出水，并同时减少能源消耗和环境影响。虽然基于生物技术和纳米技术的处理方法具有巨大潜力，但其应用往往受到技术、经济、监管和社会因素的制约。本研究从技术、环境、社会经济、治理和健康等多个维度评估了基于生物技术和纳米技术的废水处理方法的优点（S）、缺点（W）、机会（O）和威胁（T）。通过整合这些因素，并结合来自约旦、伊拉克、摩洛哥、突尼斯、西班牙、希腊、意大利、美国和马来西亚专家的意见，运用层次分析法（AHP）对这些因素进行了优先级排序。综合SWOT-AHP分析结果为决策者提供了实用的建议。研究结果表明，基于生物技术的处理方法主要受机会因素驱动，尤其是资金支持和再利用潜力；而基于纳米技术的处理方法则受技术优势（如高效污染物去除能力）的推动，但成本、市场接受度以及安全性和监管要求是其主要限制因素。总体而言，该研究为这两种技术家族的推广提供了系统的优先级评估，并提出了相应的策略。
引言
全球有超过20亿人面临严重的水资源短缺问题（Yaseen和Scholz，2019）。气候变化、城市化、工业化以及对生物能源需求的增加使得水资源需求与世界发展之间的关联更加复杂。预计随着食品生产增长、人口变化、工业发展以及消费水平的提升，水资源消耗将持续增加。令人担忧的是，全球一半的淡水资源已受到污染；在发展中国家，约80%的废水未经充分处理就被排放到环境中（Zacchaeus等，2020）。因此，寻找新的水源以稳定供需并确保资源可持续性变得至关重要（Salgot和Folch，2018）。废水处理和回收是解决这一问题的有效途径之一（Angelakis和Snyder，2015）。此外，随着工业需求和监管标准的不断变化，新的污染物种类不断出现，这推动了新型废水处理技术的研发。近期关于复杂废水（如垃圾填埋场渗滤液）的研究强调了光催化高级氧化工艺在处理顽固性污染物方面的作用（Kanmani和AG，2023）。鉴于水与能源消耗之间的紧密联系，需要先进的技术来应对这种动态挑战。同时，水资源再利用策略对于扩充现有水资源具有重要意义。
在废水处理和再利用领域，两种技术被普遍视为下一代技术：基于生物的技术和基于纳米的技术（Shamshad和Rehman，2025；Alshehri和Pugazhendhi，2024；Gehrke等，2015）。本研究将“技术家族”定义为具有共同处理机制的一类方法。基于生物的技术主要依赖生物/自然过程实现污染物去除，而基于纳米的技术则依靠工程纳米材料作为核心处理手段。其他先进技术（如电化学或混合物理化学系统）未作为独立类别进行评估，以确保两种技术之间的可比性。基于生物的解决方案通常因其符合可持续性目标和资源回收目标而受到青睐，但其实际应用可能受操作稳定性、场地要求以及进水条件变化的影响（Abdelfattah等，2023；Mousavi等，2019；Bolisetty等，2019）。例如，微藻处理技术虽具有良好修复效果，但其放大过程中的稳定性、进水控制、光和物质传输限制以及与现有设施的集成问题仍需进一步研究（Li等，2023；Morais等，2021；Pl?hn等，2021）。相比之下，基于纳米的技术虽然具有高效的去除能力和特定功能，但其成本、可扩展性、生命周期影响及安全性和监管不确定性常常成为广泛应用的限制因素（Kholopo和Rathebe，2025；Jackson等，2025）。最近的研究致力于开发更环保的纳米材料合成方法，用于光催化处理（Dileepan和Jeyaram，2025；Dileepan和Jeyaram，2025）。此外，纳米材料的绿色合成技术在材料科学领域也取得了进展，反映了向更环保生产方式转型的趋势（Karthikeyan等，2025；Sujitha等，2025）。
技术采纳决策还受到风险认知和接受度的影响，尤其是当目标为废水再利用时（Ross等，2014；Smith等，2018）。在水资源匮乏和半干旱地区，当安全性得到保障且沟通有效时，公众接受度较高；然而，接受度仍受具体情境、对治理的信任程度及健康风险感知的影响（Alzahrani等，2023；Pathiranage等，2024）。长期研究表明，即使政策初衷良好，若制度安排、标准、监测能力和利益相关者协调不足，也会阻碍技术的推广（Garrone等，2018；Breitenmoser等，2022）。
尽管已有大量技术文献，但目前仍缺乏系统、透明的方法来对比不同技术家族的采纳驱动因素和障碍。许多研究仅定性分析这些因素，少数研究将其转化为可指导行动的优先级（例如，在治理改革比性能提升更重要的情况下，或在成本占主导地位时）。现有的SWOT-AHP应用通常针对单一技术或单一环境进行，限制了跨不同技术路径的直接比较。本研究采用综合SWOT-AHP框架，系统地整理影响技术采纳的内部和外部因素，并通过专家评估和一致性检验的权重计算其相对优先级。此外，采用统一的因素结构和多国专家团队对两种技术家族进行了评估，实现了群体层面和因素层面的统一比较。
本文对影响基于生物技术和纳米技术废水处理方法实施的最关键因素进行了排名和优先级评估，有助于明确采纳过程主要受哪些因素限制（如操作稳定性、经济/市场准备度、监管信心或社会接受度）。研究结果为公用事业机构、政策制定者和技术开发者提供了参考，明确了哪些因素最能影响技术的采纳，从而指导干预措施（如政策、融资、风险治理、能力建设或技术开发）的优先方向。
SWOT分析是一种广泛使用的战略工具，用于评估影响技术或方法性能和采纳的内部和外部因素。该方法以透明和系统的方式整合复杂数据，为决策提供依据，特别是在技术性能、实施障碍以及社会经济和监管环境相互依赖的情况下。
层次分析法（AHP）是一种成熟的决策工具，可将定性判断转化为定量排序。在实际应用中，它通过评分和排序帮助选择最佳方案。本研究将AHP作为多标准决策（MCDM）方法，因其适用于复杂问题，提供可靠的评估路径，并通过成对比较来评估各标准的重要性。
图1展示了基于生物技术的废水处理技术相关SWOT组的优先级。结果显示，机会（O）的权重最高（38.9%），其次是优点（S）（30.3%），缺点（W）占17.8%，威胁（T）的优先级最低（13.0%）。总体来看，专家认为基于生物的技术主要受外部条件的驱动。
人们期望废水处理技术不仅能满足监管要求，还能在各种条件下实现资源回收和可再利用的出水。然而，新兴处理方法的采纳常常受到技术、经济、治理和社会因素的综合制约，而这些因素往往未能得到充分重视。本研究通过综合SWOT-AHP框架，识别并量化了这些因素的影响程度。
Nidal M. Hussein：撰写、审稿与编辑、验证、项目管理、方法论设计、资金筹集。Mohammed N. Assaf：概念构思、方法论设计、数据分析、数据整理、初稿撰写、审稿与编辑、验证、监督。Siti Khalijah Mahmad Rozi：撰写、审稿与编辑、方法论设计。Faisal Aburub：撰写、审稿与编辑、方法论设计。Motasem Saidan：撰写、审稿与编辑、方法论设计。
作者声明不存在可能影响本文研究的财务利益冲突或个人关系。
作者感谢约旦佩特拉大学科学研究与研究生院的支持（资助编号：2024年7月1日）。
