?？诔鞘泻恿鳚竦厣鷳B(tài)修復(fù)服務(wù)功能價值評估

郭躍華，周雅聃，劉文斌，裴福云

(深圳市鐵漢生態(tài)環(huán)境股份有限公司，廣東 深圳 518040)

1 引言

濕地是一種獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，在全球生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的功能價值。濕地是指天然或人工、長久或暫時的沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶，具有靜止或流動，或?yàn)榈胂趟?、咸水的水體，包括低潮時水深不超過6m的水域[1]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成和維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用，包括對人類生存與生活質(zhì)量有貢獻(xiàn)的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和生態(tài)系統(tǒng)功能[2]。濕地生態(tài)系統(tǒng)能為人們的生存發(fā)展提供多種動物、生物資源，具有強(qiáng)大的凈化功能和生態(tài)效益，如在調(diào)洪蓄水、氣候調(diào)節(jié)、美化環(huán)境、生物多樣性等方面具有重要作用，給人類帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益[3]。

然而河流濕地作為濕地的一種特殊形式。與沼澤濕地、海岸濕地等其他類型濕地有著不同的水文地理?xiàng)l件及周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件。相較而言，河流濕地由于與人類生活環(huán)境交叉毗連，受到人類活動的干擾要更加明顯，河流濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能正在逐步衰退，出現(xiàn)許多功能退化的現(xiàn)象，如富營養(yǎng)化藻類爆發(fā)、水體黑臭等。為防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，我國對河流濕地開展大規(guī)模的系統(tǒng)治理和生態(tài)修復(fù)與恢復(fù)，城市河道的基本功能得到逐漸恢復(fù)和提升，但由修復(fù)與治理帶來的直接和間接服務(wù)價值尚不清晰。因此需要對河流濕地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能進(jìn)行系統(tǒng)評估，為城市水體的綜合管理和科學(xué)運(yùn)營提供依據(jù)。

2 項(xiàng)目概況

2.1 范圍及內(nèi)容

?？谑邪姿痢I濂溝、金牛湖、西崩潭、東崩潭、東西湖、大同溝、龍昆溝、龍珠灣、萬綠園人工湖和電力溝等水系藍(lán)線保護(hù)區(qū)域范圍內(nèi)的水環(huán)境綜合治理，涉及河流總長7 km，湖泊水面面積57.58 hm2，總流域面積35 km2(圖1)。本項(xiàng)目的工程內(nèi)容包括：面源污染控制工程、雨污系統(tǒng)截流工程、水系連通與水動力優(yōu)化工程、強(qiáng)化水凈化工程、水體生態(tài)修復(fù)工程、景觀提升工程等。

圖1 水體分布平面

2.2 技術(shù)措施

該項(xiàng)目以水質(zhì)改善為重點(diǎn)，以水體生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建為目標(biāo)，從污染控源、水生態(tài)修復(fù)兩方面著手，融入海綿城市建設(shè)理念，結(jié)合水動力，改善、親水景觀構(gòu)建、監(jiān)控平臺建設(shè)和長效運(yùn)營機(jī)制建立，最終達(dá)到水體消除黑臭，水質(zhì)達(dá)到V類水標(biāo)準(zhǔn)。

該工程涉及河流總長7 km，湖泊水面面積57.58 hm2，河流及湖泊濕地總面積為87.521 hm2。通過以上工程措施，水環(huán)境可明顯得到改善，恢復(fù)流域濕地面積2064600 m2，減少水體黑臭面積55 hm2。該項(xiàng)目通過清淤等技術(shù)手段新增庫容為709450 m3，同時金牛湖新增人工垂直流濕地庫容為3000 m3，該項(xiàng)目共新增河湖濕地庫容為712450 m3。項(xiàng)目將收集雨水量共計(jì)22.746萬t/d，其中15.92萬t進(jìn)入面源污染控制工程，最終進(jìn)入水體的雨水量11.37萬t(表1)。

表1 增加植被覆蓋面積

3 研究方法

3.1 評價體系

濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指濕地生態(tài)系統(tǒng)對人類福祉和效益的直接或間接貢獻(xiàn)[4，5]。陳尚等人指出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是從人的需求立場出發(fā)，以滿足人的需要為根本要求，在進(jìn)行生態(tài)服務(wù)價值估算時，只考慮對人類有正效益的部分[6]。Costanza等人則認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的收益，并將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)劃分為17類[7]。千年生態(tài)系統(tǒng)評估(Millennium Ecosystem Assessment，MEA)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的定義和Costanza基本相同，MEA將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為了供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)四大類[8]。

3.2 數(shù)據(jù)來源

主要數(shù)據(jù)來源于《?？谑薪y(tǒng)計(jì)年鑒》(2010～2015)；《?？谑谐鞘锌傮w規(guī)劃(2011～2020)》(2015年)；《海口市府城片區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃》；《海南省海口市城區(qū)排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃》(2013～2030)；《?？谑信潘?guī)劃》(2007～2020)；《?？谑谐擎?zhèn)內(nèi)河(湖)水污染治理三年行動方案》；《?？谑旋埨?、東西湖等11個水體水環(huán)境綜合治理PPP項(xiàng)目建議書》(2016年)；《?？谑旋埨?、東西湖等11個水體水環(huán)境綜合治理PPP項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》，以及實(shí)際調(diào)研監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)。

3.3 評價方法與參數(shù)

評估方法: ①市場價值法。它是指對有市場價格的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和功能進(jìn)行估價的一種方法，這里主要用于對生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)行評價[9]。②影子工程法。指以人工建造一個工程來替代生態(tài)功能或原來被破壞的生態(tài)功能的費(fèi)用。湖泊調(diào)節(jié)水分功能與水庫類似，一般用總水分調(diào)節(jié)量與單位蓄水量的庫容成本之積來估算湖泊的調(diào)蓄洪水價值和涵養(yǎng)水源價值[10]。③碳稅法與工業(yè)制氧價格法。生物具有吸收CO2、釋放O2的能力。根據(jù)光合作用方程式，以干物質(zhì)生產(chǎn)量來換算固定CO2和釋放O2的量，即生態(tài)系統(tǒng)每生產(chǎn)1100 kg植物干物質(zhì)能固定CO21.63 kg，釋放O21.19 kg。根據(jù)國際CO2排放收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合我國的實(shí)際將生態(tài)指標(biāo)換算成經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，得出固定CO2的經(jīng)濟(jì)價值，利用工業(yè)制氧價格得到釋放O2的經(jīng)濟(jì)價值[11,12]。④價格替代法。由于目前國內(nèi)濕地科研工作尚處在初級階段，科研經(jīng)費(fèi)投入遠(yuǎn)小于實(shí)際科研價值，因此主要用國際和國家科研教育的平均值及棲息地保護(hù)費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)的平均值替代科研教育和生物棲息地功能的價值進(jìn)行評價。⑤生態(tài)價值法。將Pearl 的生長曲線與社會發(fā)展水平以及人們生活水平相結(jié)合，根據(jù)人們對某種生態(tài)功能的實(shí)際支付來估算該生態(tài)服務(wù)價值的方法[13](表2)。

表2 海口河流濕地評估指標(biāo)與方法

4 服務(wù)價值評估

4.1 調(diào)蓄洪水功能價值

濕地具有巨大的滲透能力和蓄水能力。由于濕地植物吸收、滲透降水，致使降水進(jìn)入江河的時間滯后，入河水量減少，從而減少了洪水徑流，達(dá)到削洪的目的[14]。濕地調(diào)蓄洪水的能力與其容積呈現(xiàn)正比關(guān)系。調(diào)蓄洪水功能價值計(jì)算公式：

V=S×M

(1)

式(1)中，V(元/a)為調(diào)蓄洪水服務(wù)功能價值，S為河流濕地汛期調(diào)蓄洪水總量；M為單位需水量庫容成本，每1 m3庫容需投入的成本數(shù)據(jù)采用0.67元/m3[15]。海口項(xiàng)目生態(tài)修復(fù)后新增河湖濕地庫容為712450 m3。根據(jù)公式(1)可得該項(xiàng)目調(diào)蓄洪水功能效益為477341.5元。

4.2 生物棲息地功能價值

河流濕地內(nèi)分布著豐富的水生植物植物資源，是水生動物良好的生活、棲息、繁衍的重要場所。河流濕地的生物棲息地價值與其面積和單位價值量有關(guān)，根據(jù)生態(tài)價值法計(jì)算:

V=P×S

(2)

公式(2)中，V(元/a)為生物棲息地價值，P為棲息地單位價值量，S為河流濕地面積。Costanza的研究結(jié)果，河流及流域生物多樣性價值的單位價值為304美元/(hm2·a)[16]，謝高地等的研究結(jié)果河流及流域生物多樣性價值為2000元/(hm2·a)[17]。此處選取平均值2020元/(hm2·a)。?？陧?xiàng)目河流及湖泊濕地總面積為87.521 hm2，則該治理工程的生物棲息地功能生態(tài)效益為176790.4元。

4.3 固碳釋氧功能價值

濕地中的植物和水體中藻類具有固碳釋氧的作用，在維系地球生態(tài)系統(tǒng)平衡過程中扮演著重要角色。濕地的固碳釋氧價值以用碳稅法/工業(yè)制氧法進(jìn)行估算。光合反應(yīng)方程為：

植物在進(jìn)行光合作用時，每產(chǎn)生162 g干物質(zhì)便可吸收掉264 g CO2，釋放192 g O2；(即每產(chǎn)生1 g干物質(zhì)植物吸收約1.63 g CO2，固定0.4 g C，釋放出1.19 g的O2)。根據(jù)劉子剛的研究統(tǒng)計(jì)，河流及流域等濕地植被單位面積碳密度為43 t(C)/hm2[18]。根據(jù)公式計(jì)算：

固碳價值=固碳價格系數(shù)×濕地面積×碳密度

(3)

固碳價格系數(shù)采用我國的造林成本250元/t[19]和國際炭稅標(biāo)準(zhǔn)150美元/t作為固碳價格系數(shù)[20]。治理前河道硬質(zhì)化程度較高，治理工程新增的植被面積為276719 m2。經(jīng)計(jì)算，?？诤恿鳚竦鼐C合治理后新增的固碳價值為123153.8元/年。

釋放氧氣價值主要是根據(jù)植物的光合作用反應(yīng)式來計(jì)算：

釋放氧氣價值=單位氧氣價格系數(shù)×釋放氧氣量

(4)

其中單位氧氣價格系數(shù)為400元/t。生態(tài)修復(fù)完成后濕地面積共計(jì)276719 m2，釋氧價值為1415971.1元/年。固碳釋氧總價值為1539124.1元/年。

4.4 水質(zhì)凈化價值

河流及湖泊濕地本身即具凈化功能，對排入到水體到的部分污染物辦降解功能，尤其是對重金屬和氮磷等營養(yǎng)元素的吸收轉(zhuǎn)化有一定的效率，能有效降低其在水體中的濃度。達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。水質(zhì)凈化價值使用替代成本法估算，可以用污水處理廠處理相同數(shù)量污水的成本來計(jì)算其價值量。

V=Q×L

(5)

公式(5)中，V(元/a)為的水質(zhì)凈化服務(wù)價值；Q(t)為濕地每年凈化的污水量；L(元/t)為單位污水處理成本。

價值換算：?？谑旋埨?、東西湖等11個水體水環(huán)境綜合治理PPP項(xiàng)目將收集雨水量共計(jì)22.746萬t/d，其中15.92萬t進(jìn)入面源污染控制工程，最終進(jìn)入水體的雨水量11.37萬t。根據(jù)?？谑猩钗鬯幚沓杀?.95元/噸為換算依據(jù)[21]，計(jì)算每噸COD、SS、氨氮、TN及TP的處理成本，得出該項(xiàng)治理工程每年產(chǎn)生的水質(zhì)凈化效益為19886104～37722608元，取平均值28884356元/年(表3)。

表3 治理工程水質(zhì)凈化功能效益

4.5 產(chǎn)品供給功能價值

謝高地等人的研究，產(chǎn)品供給價值計(jì)算公式為：

V=(1.01S1+1.03S2)

(6)

公式(6)中，V(元/a)為生物多樣性服務(wù)價值；S1和S2(hm2)分別為河流及流域中的非水域面積和水域面積。D[元/(hm2·a)]表示1個標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，2011年D值為3406.5元/hm2[22]。在治理工程實(shí)施前，水體呈黑臭狀態(tài)，產(chǎn)品供給功能幾乎喪失。在治理工程實(shí)施后，水環(huán)境可明顯得到改善，恢復(fù)流域濕地面積2064600 m2，減少水體黑臭面積55 hm2。代入公式(6)，可得治理工程的產(chǎn)品供給功能生態(tài)效益為903317.3元。

4.6 供水服務(wù)功能價值

河流及流域周邊湖泊濕地是天然的生物蓄水庫，在涵養(yǎng)水源方面具有獨(dú)特的功能，且流域周邊湖泊濕地對洪水也具有很好的調(diào)節(jié)作用。河流及流域的調(diào)蓄功能的強(qiáng)弱與其的容積有密切的關(guān)系。依照供水服務(wù)進(jìn)行計(jì)算，該項(xiàng)功能的價值的計(jì)算公式為：

V=S×Y

(7)

公式(7)中，V(元/a)為供水服務(wù)價值。S(t)為可供水資源量；Y(元/t)為水的市場價格。治理工程實(shí)施前河流及周邊湖泊濕地水質(zhì)均呈劣V類狀態(tài)，呈黑臭狀態(tài)，原有生態(tài)系統(tǒng)的供水服務(wù)可忽略不計(jì)。通過對項(xiàng)目的系統(tǒng)治理，2018年11月項(xiàng)目水體的水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)》V類標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)施治理工程恢復(fù)流域濕地面積2064600 m2，減少水體黑臭面積55 hm2；河流濕地主要來水為雨水，經(jīng)由河道的達(dá)標(biāo)雨水可用于農(nóng)業(yè)用水及一般景觀要求。最終進(jìn)入水體的雨水量11.37萬t/d，由此可得每年可用于灌溉的水量為4150.05萬t。根據(jù)海南省物價局海南省財(cái)政廳海南省水務(wù)廳水資源費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)[23]，農(nóng)業(yè)取用水地表水0.05元/m3。代入公式(7)，可得該治理工程的供水效益為2075025元。

4.7 休閑娛樂功能價值

休閑娛樂價值采用市場價值法。市場價值法是基于旅游者在旅行中的支出和花費(fèi)對旅游地區(qū)的旅游價值進(jìn)行估算。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能旅游價值的估算公式為：

V=C1+C2+C3

(8)

式(8)中V為休閑娛樂價值；C1為旅行費(fèi)用支出，包括旅客的交通費(fèi)用和在當(dāng)?shù)氐穆糜蜗M(fèi)支出(餐飲、門票、食宿、交通工具)等；C2為旅游時間價值，即因進(jìn)行旅游而損失的收入；C3為消費(fèi)者剩余，包括購買紀(jì)念品、攝影等費(fèi)用。一般C1計(jì)算方法為游客流量與旅行費(fèi)用支出的乘積；C2的計(jì)算公式為：旅游時間價值=每小時工資標(biāo)準(zhǔn)×旅行總小時數(shù)×40%；C3一般為C1與C2之和的10%[24]。由于?？谑惺菄H著名旅游目的地，工程治理范圍涵蓋萬綠園及金牛湖知名旅游景點(diǎn)，原河流濕地本身具有較高的休閑旅游價值。

根據(jù)?？谑薪y(tǒng)計(jì)年鑒，2016年游客流量為1225.2萬人次，年增長率為8.4%[25]。以萬綠園的游客數(shù)量為基準(zhǔn)進(jìn)行換算。萬綠園年入園達(dá)400萬人次，按全市旅游增長率，每年游客數(shù)量將增加31萬人次。由于這些區(qū)域?qū)儆陂_放區(qū)域，不收取門票費(fèi)用，旅游消費(fèi)支出主要為交通費(fèi)用，計(jì)為公共交通：1元/人次。平均游覽時間記為6 h。2016年?？谑芯用衩啃r最低工資標(biāo)準(zhǔn)為12.6元。代入公式(9)，可得治理工程的休閑娛樂功能的生態(tài)效益為10652840元。

4.8 文化科研功能價值

文化科研采用效益轉(zhuǎn)移法估算，等同于生態(tài)價值法。成果參數(shù)法是以已經(jīng)制定的評價指標(biāo)為基礎(chǔ)，結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，對研究區(qū)的服務(wù)功能進(jìn)行評估的方法。

V=P×S

(9)

式(9)中V為生態(tài)系統(tǒng)文化科研服務(wù)功能的價值；P為生態(tài)系統(tǒng)文化科研服務(wù)功能的價值系數(shù)；S為提供這種服務(wù)功能的土地面積。按照Costanza等人的研究表明河流及流域的平均科研文化價值為3897.8元/hm2[26]。在治理工程實(shí)施后，水環(huán)境可明顯得到改善，恢復(fù)流域濕地面積2064600 m2。代入公式(9)，可得治理工程的文化科研功能生態(tài)效益為804739.8元。

5 結(jié)語

(1)通過對整個項(xiàng)目生態(tài)服務(wù)價值測算，該項(xiàng)目生態(tài)修復(fù)完成后，生態(tài)服務(wù)總價值達(dá)到4543萬元/年；其中水質(zhì)凈化的服務(wù)價值最高為2888萬元/年，占比63.6%；其次是休閑娛樂的服務(wù)價值為1065萬元，占比23.4%。生物棲息地的占比最底，僅為總價值的0.2%。主要原因?yàn)樵谖瓷鷳B(tài)修復(fù)之前，項(xiàng)目內(nèi)的水體處于嚴(yán)重的黑臭狀態(tài)，喪失了最基本的生態(tài)服務(wù)功能，服務(wù)價值接近為零。經(jīng)過系統(tǒng)修復(fù)后，水體水質(zhì)明顯改善，達(dá)到了景觀及農(nóng)用水體的標(biāo)準(zhǔn)，因此服務(wù)價值較修復(fù)前迅速提升，水質(zhì)凈化服務(wù)價值十分顯著。旅游業(yè)和農(nóng)業(yè)是?？诘闹еa(chǎn)業(yè)，每年前往海口旅游的人口超過1000萬人，其中萬綠園和東西湖是?？谥穆糜尉包c(diǎn)，均在生態(tài)修復(fù)的范圍內(nèi)，因此休閑娛樂的服務(wù)價值增加比較顯著，僅次于水質(zhì)凈化服務(wù)功能為例第二位；由于系統(tǒng)修復(fù)的水體均處于主城區(qū)內(nèi)，受到人類生產(chǎn)生活活動的影響，不太適合生物的棲息與繁殖，因此生物棲息地的服務(wù)價值偏低(表4)。

(2)由于濕地生態(tài)系統(tǒng)是一個脆弱、動態(tài)和復(fù)雜的系統(tǒng),系統(tǒng)的各要素之間存在著復(fù)雜的相關(guān)性[ 15],在凸顯水質(zhì)改善的同時，不可忽視比重較小的調(diào)蓄洪水和文化科研的功能。海口常年雨水充沛，降雨時間占據(jù)全年的2/3，受到臺風(fēng)的影響概率和頻率較高，保障城市的防洪排澇顯得尤為重要，因此在生態(tài)修復(fù)改善水質(zhì)的同時，要兼顧調(diào)蓄洪水的功能。鑒于區(qū)位的特殊性，?？谂c內(nèi)陸的文化科研聯(lián)系相對薄弱，在生態(tài)修復(fù)時，要加強(qiáng)自身科研與文化的提升，賦予修復(fù)工程更多的文化內(nèi)涵，強(qiáng)化生態(tài)自然教育和社會實(shí)踐教育，著力海洋科學(xué)與生態(tài)科學(xué)的研究，推動我國熱帶地區(qū)的科學(xué)研究水平，提升項(xiàng)目科研文化服務(wù)價值，助力國際生態(tài)旅游島的長遠(yuǎn)發(fā)展。

表4 綜合治理工程產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能

(3)生態(tài)修復(fù)類項(xiàng)目服務(wù)價值的評估不同于傳統(tǒng)濕地服務(wù)價值的評估方式，更加傾向修復(fù)前后的價值的變量，而不是原始狀態(tài)的評估，因此需要收集分析歷史的數(shù)據(jù)，跟蹤監(jiān)測修復(fù)后的數(shù)據(jù)，評估修復(fù)項(xiàng)目的生態(tài)價值動態(tài)變化趨勢。本項(xiàng)目數(shù)據(jù)來源主要來自于政府提供，數(shù)據(jù)完整度不高，此外，根據(jù)目前的評估方法，在系統(tǒng)評估直接帶來的價值之外，不要忽視外延潛在的價值，比如環(huán)境改善對周邊地價、房價的影響，對整個城市發(fā)展定位和規(guī)劃的影響，對城市外在影響力和人才吸引力的影響。