基于能值理論的人工濕地污水處理系統(tǒng)價(jià)值評(píng)估研究

郝先彬

人工濕地污水處理系統(tǒng)是模擬自然濕地結(jié)構(gòu)人為構(gòu)筑的可控復(fù)合體，是通過基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解實(shí)現(xiàn)污水高效凈化的濕地系統(tǒng)。作者以能值理論為基礎(chǔ)，通過構(gòu)建運(yùn)行效率、資源結(jié)構(gòu)、功能穩(wěn)定和環(huán)境安全四維評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，給出了從時(shí)空尺度范圍內(nèi)對(duì)人工濕地污水處理系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)的方法，為采用恢復(fù)費(fèi)用法評(píng)估人工濕地污水處理系統(tǒng)價(jià)值提供了科學(xué)依據(jù)。

一、引言

人工濕地污水處理系統(tǒng)作為新興的城市水資源污染解決方式，在政治、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)角度均呈現(xiàn)出越來越廣泛的需求，并成為政府和社會(huì)資本在公共服務(wù)領(lǐng)域合作的推廣重點(diǎn)。公私合營(yíng)存在的最根本意義是為了向公眾提供更好的公共產(chǎn)品和服務(wù)，追求社會(huì)和經(jīng)濟(jì)整體效益的最大化。但在實(shí)施過程中，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)卻存在以下兩個(gè)障礙：一是政府和項(xiàng)目公司在項(xiàng)目目標(biāo)上的不一致；二是政府和項(xiàng)目公司之間存在信息不對(duì)稱。

生態(tài)價(jià)值評(píng)估是基于維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的持續(xù)性和對(duì)評(píng)估的現(xiàn)實(shí)需求而產(chǎn)生的一種新型的資產(chǎn)評(píng)估，既能為決策者提供科學(xué)合理的信息，又能為生態(tài)利益補(bǔ)償提供有效的貨幣化補(bǔ)償依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。黃錫生指出，生態(tài)價(jià)值評(píng)估對(duì)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值化的信息、制定可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系、實(shí)施生態(tài)利益補(bǔ)償、制定合理的生態(tài)資源價(jià)格等方面具有重大的作用，有必要將其上升到制度化的層面，以法律和制度的形式加以規(guī)范[1]。國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于在公共服務(wù)領(lǐng)域推廣政府和社會(huì)資本合作模式的指導(dǎo)意見》特別強(qiáng)調(diào)，存量公共服務(wù)項(xiàng)目轉(zhuǎn)型為政府和社會(huì)資本合作項(xiàng)目過程中，應(yīng)依法進(jìn)行資產(chǎn)評(píng)估，合理確定價(jià)值，防止公共資產(chǎn)流失和賤賣。有關(guān)行業(yè)主管部門應(yīng)當(dāng)對(duì)移交資產(chǎn)進(jìn)行性能測(cè)試，確認(rèn)項(xiàng)目資產(chǎn)功能的完整性以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)和技術(shù)法律文件的有效性[2]。董金凱指出：目前的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)的研究對(duì)象主要集中在大尺度的生態(tài)系統(tǒng)。今后，應(yīng)更多地關(guān)注人工濕地這樣小尺度生態(tài)系統(tǒng)，更好地為區(qū)域行政部門制定具體的政策提供背景值[3]。

二、人工濕地污水處理系統(tǒng)價(jià)值評(píng)估方法的選擇與改進(jìn)

由于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和功能的多樣性，生態(tài)價(jià)值評(píng)估有著高于傳統(tǒng)資產(chǎn)評(píng)估的難度和要求。生態(tài)系統(tǒng)處在動(dòng)態(tài)的發(fā)展過程中，價(jià)值評(píng)估的中心任務(wù)是評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)在的狀況、預(yù)測(cè)未來的可能變化并提出為改善生態(tài)系統(tǒng)管理狀況而應(yīng)采取的對(duì)策[4]。因此，評(píng)估工作不僅要考察生態(tài)系統(tǒng)的資產(chǎn)存量，也要考察生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的過程變量。在針對(duì)人工濕地污水處理系統(tǒng)的價(jià)值評(píng)估工作中，就需要采取多尺度的評(píng)估途徑衡量、研究特定系統(tǒng)在空間尺度和時(shí)間尺度范圍內(nèi)的狀態(tài)及變化趨勢(shì)。

濕地生態(tài)系統(tǒng)存在多重作用，其服務(wù)價(jià)值的估算方法很多，適用于不同的服務(wù)種類。人工濕地污水處理系統(tǒng)作為濕地生態(tài)系統(tǒng)的衍生系統(tǒng)，水質(zhì)凈化是其最主要的存在價(jià)值，屬于難以商品化的服務(wù)功能，適用于采用替代費(fèi)用法、恢復(fù)和防護(hù)費(fèi)用法、生態(tài)價(jià)值法等評(píng)價(jià)方法。但現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與服務(wù)之間的復(fù)雜關(guān)系以及生態(tài)過程缺乏科學(xué)解釋，評(píng)價(jià)結(jié)果的應(yīng)用價(jià)值有限。

為全面準(zhǔn)確地反映生態(tài)系統(tǒng)的過程機(jī)理，體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)由物質(zhì)量的變化而引起的價(jià)格變化，實(shí)現(xiàn)價(jià)值變化預(yù)測(cè)。本文在恢復(fù)費(fèi)用法的基礎(chǔ)上運(yùn)用能值理論對(duì)人工濕地污水處理系統(tǒng)的價(jià)值評(píng)估方法加以完善，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)該類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的科學(xué)評(píng)估。

恢復(fù)費(fèi)用法采用保護(hù)和恢復(fù)某種生態(tài)系統(tǒng)不被破壞所需的費(fèi)用作為這種生態(tài)資源被破壞后的損失，來估計(jì)該生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值。能值評(píng)價(jià)是以能量為工具分析開放系統(tǒng)熱力學(xué)的一種環(huán)境會(huì)計(jì)方法，它以能值為統(tǒng)一衡量標(biāo)尺，構(gòu)建了系統(tǒng)自然特征與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)研究的統(tǒng)一平臺(tái)，提供了以生態(tài)和經(jīng)濟(jì)為中心的評(píng)價(jià)方法，可以解決其他評(píng)估方法不能量化的產(chǎn)品與生態(tài)服務(wù)的價(jià)值，評(píng)判自然與社會(huì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

三、人工濕地污水處理系統(tǒng)能值分析

人工濕地污水處理系統(tǒng)是模擬自然濕地結(jié)構(gòu)人為構(gòu)筑的可控復(fù)合體，是通過基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解實(shí)現(xiàn)污水高效凈化的濕地系統(tǒng)，比傳統(tǒng)的二級(jí)處理技術(shù)建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用低，耗能少，出水水質(zhì)好。

本文運(yùn)用能值理論對(duì)人工濕地污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行效果進(jìn)行研究，處理系統(tǒng)的能值流系統(tǒng)如圖1所示，系統(tǒng)投入包括：污水預(yù)處理系統(tǒng)、人工濕地污水處理系統(tǒng)和脫水污泥處置系統(tǒng)的廢物能值輸入W1、W2和W3；可更新資源能值輸入R1、R2和R3；不可更新資源能值輸入N1、N2和N3；社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的能值輸入F1、F2和F3。該系統(tǒng)的產(chǎn)出包括: 產(chǎn)品的能值輸出P1、P2和P3以及系統(tǒng)排放的廢物能值?？筛沦Y源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、湖水化學(xué)能、雨水勢(shì)能和雨水化學(xué)能；不可更新資源包括泥底、粗砂、礫石。社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系的資源產(chǎn)品包括機(jī)械設(shè)備、電力、燃料、濕地植物、有機(jī)物質(zhì)、化學(xué)藥劑、人類勞務(wù)及資料信息。系統(tǒng)輸出包括中水和污泥產(chǎn)品。

根據(jù)待評(píng)價(jià)人工濕地污水處理系統(tǒng)的實(shí)際情況，明確系統(tǒng)的輸入、輸出資源，進(jìn)而得到系統(tǒng)能值分析表。如表1所示。

圖1 人工濕地污水處理系統(tǒng)的能流路徑

表1 人工濕地污水處理系統(tǒng)能值分析表

表2 能值綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

四、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

人工濕地污水處理系統(tǒng)綜合生態(tài)變量和非生態(tài)變量?jī)煞矫孀兞恐g相互聯(lián)系和作用，產(chǎn)生高一級(jí)變化，引起生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)能力、能量利用效率、組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、環(huán)境負(fù)荷等發(fā)生改變。本文以全面衡量系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)為目標(biāo)，在空間尺度范圍內(nèi)構(gòu)建人工濕地污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行效率、資源結(jié)構(gòu)、功能穩(wěn)定和環(huán)境安全4個(gè)維度的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，考量系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行效率指人工濕地污水處理運(yùn)行系統(tǒng)物質(zhì)能量輸入輸出循環(huán)容量，反映系統(tǒng)的效率性、競(jìng)爭(zhēng)力和存活力，用能值產(chǎn)出率、能值投入產(chǎn)出比和能值擴(kuò)大率來表示；資源結(jié)構(gòu)主要考察系統(tǒng)消耗資源結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和合理性，反映資源利用結(jié)構(gòu)情況，用不可更新資源能值比和可更新資源能值比來表示；功能穩(wěn)定指系統(tǒng)維持自身服務(wù)功能的能力，用能值自給率和能值產(chǎn)出密度來表示；環(huán)境安全指系統(tǒng)在當(dāng)前脅迫狀態(tài)下維持格局與結(jié)構(gòu)的能力，用環(huán)境負(fù)載率和可持續(xù)發(fā)展指數(shù)來表示。如表2所示。

根據(jù)能值分析情況計(jì)算系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果：

1.運(yùn)行效率指標(biāo)

2.資源結(jié)構(gòu)指標(biāo)

3.功能穩(wěn)定指標(biāo)

4.環(huán)境安全指標(biāo)

五、人工濕地污水處理系統(tǒng)價(jià)值評(píng)估

分別從4個(gè)維度對(duì)待評(píng)估人工濕地污水處理系統(tǒng)的各項(xiàng)能值指標(biāo)與設(shè)定目標(biāo)或同類型系統(tǒng)比較分析，得到空間靜態(tài)評(píng)估；根據(jù)待評(píng)估系統(tǒng)不同時(shí)間階段的能值流量，對(duì)能值指標(biāo)時(shí)間序列數(shù)據(jù)比較分析，得到時(shí)間動(dòng)態(tài)評(píng)估。綜合時(shí)空尺度范圍內(nèi)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)評(píng)估結(jié)果，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)做出合理判斷，為資產(chǎn)評(píng)估師判定待評(píng)估系統(tǒng)恢復(fù)費(fèi)用提供科學(xué)可靠的理論依據(jù)，進(jìn)而給出該生態(tài)系統(tǒng)的合理價(jià)值。

六、研究結(jié)論與展望

本文基于能值理論，構(gòu)建了全面衡量人工濕地污水處理系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的指標(biāo)體系，給出了時(shí)空尺度范圍內(nèi)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)的方法，為采用恢復(fù)費(fèi)用法評(píng)估人工濕地污水處理系統(tǒng)價(jià)值的工作提供了科學(xué)可靠的理論依據(jù)。

本研究提出的評(píng)估方法的準(zhǔn)確性建立在能值理論的基礎(chǔ)上，但目前不同種類、等級(jí)的污水、中水、污泥產(chǎn)品等對(duì)應(yīng)的能值轉(zhuǎn)換率尚無統(tǒng)一確定，影響了評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。下一步研究應(yīng)重點(diǎn)解決該問題以進(jìn)一步推進(jìn)生態(tài)價(jià)值評(píng)估的發(fā)展。

[1]黃錫生,何雪梅.生態(tài)價(jià)值評(píng)估制度探究——兼論資產(chǎn)評(píng)估法的完善[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2014.(01):120-125.

[2]國(guó)辦發(fā)〔2015〕42號(hào).關(guān)于在公共服務(wù)領(lǐng)域推廣政府和社會(huì)資本合作模式的指導(dǎo)意見[EB].www.scio.gov.cn.2015-09-15.

[3]董金凱,賀鋒,吳振斌.人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)價(jià)研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2009.(08):187-193.

[4]趙士洞,張永民.生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估的概念、內(nèi)涵及挑戰(zhàn)——介紹《生態(tài)系統(tǒng)與人類福利:評(píng)估框架》[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2004.(04):650-657.