湖泊生態系統服務功能價值評估——以太湖為例

杜婷婷 羅 維 李中和 呂永龍

（1.中國科學院生態環境中心城市與區域生態國家重點實驗室，北京 100085;2.中國礦業大學（北京）化學與環境工程學院，北京 100083）

改革開放以來，太湖流域經濟發展迅速，湖泊水生態環境急劇惡化。而太湖水生態環境的惡化實質上就是其水生態系統服務功能的衰退，及時掌握湖泊生態系統的環境狀況并加以管理的手段就是評價湖泊生態系統服務價值。2007年發生的太湖藍藻水華污染事件后，太湖湖泊生態服務功能價值備受關注。本研究通過實地調查，利用相關模型力圖全面系統地定量化評估太湖湖泊生態系統功能價值，以期為太湖水資源的價值、水污染事件的經濟損失評估以及水環境防治與管理提供重要的科學依據。

1 研究區域概況

太湖流域地跨江蘇、浙江、安徽和上海三省一市，是長江三角洲的核心地帶，總面積36 895 km2（其中太湖水面面積2 338 km2）［1］。2007年太湖流域總人口4 917萬人，占全國總人口的3.7%;2007年國內生產總值，占全國GDP的11.6%;人均GDP是全國人均GDP的3.1倍。

2007年末太湖水資源總量為172.7×108m3，蓄水總量達45.9 ×108m3，年降水總量 424.7 ×108m3，比常年減少2.2%［2］。太湖2007年全年期僅東太湖水質為IV類，占全湖面積的7.4%;東部沿岸區為V類，占11.5%;其余湖區均為劣V類，占81.1%。主要超標項目為總氮、總磷、五日生化需氧量和化學需氧量［2］。自上世紀80年代以來，太湖水質呈逐年下降趨勢，平均每10a左右水質下降一個類別。到2007年，太湖水質嚴重惡化，最終導致太湖藍藻大面積爆發，引起社會的廣泛關注。

2 研究方法

根據湖泊生態系統的結構特征、組成特點、生態過程和利用情況，同時參考國內外水生態系統及湖泊生態系統服務功能的分類方法，將湖泊生態系統服務功能分為供給功能、調節功能、支持功能和文化功能。其中，供給服務功能包括供水功能、提供水產品、航運功能和水力發電功能;調節服務功能包括大氣調節功能、輸沙功能、水質凈化功能和調蓄洪水功能;支持服務功能包括蓄水功能和土壤保持功能;文化服務功能主要指旅游功能。

2.1 供水功能

湖泊生態系統的淡水供給功能采用市場價值法，計算如（1）所示［3］:

式中，Ww為水供給功能價值;Ai為第i種用途的水量;Pi為第i種用途水的市場價格。

2.2 提供水產品

利用市場價值法計算湖泊生態系統水產品功能價值，公式如式（2）所示［3］:

式中，Wp為水產品價值;Ui為第i類物質的產量;Pi為第i類物質的市場價格。

2.3 航運功能

評價湖泊的航運價值采用市場價值法，通過旅客和貨物的周轉量及其市場均價進行估算。計算如式（3）所示［4］:

式中，Vh為航運價值（元/a）;Tc為貨物的年周轉量（tkm/a）;Tp為旅客的年周轉量（人km/a）;Pc為貨運價格（元/t·km）;Pp為客運價格（元/人·km）。

2.4 水力發電

評估湖泊水力發電的經濟價值采用市場價值法，計算如式（4）所示［4］:

式中，Ve為水力發電價值（元/a）;Qe為水力發電量（kwh/a）;Pe為供電均價（元/kwh）。

2.5 大氣調氣

CO2固定及O2釋放可以通過光合作用公式，并用碳稅法或造林成本法估算其調節價值。光合作用方程式為:

CO2（264g）+H2O（108g）→C6H12O6（108g）+O2（193g）→多糖（162g）

根據光合作用方程，生態系統每固定1 g C可釋放2.666 g O2。計算如式（5）所示［3］:

式中，Wa為大氣調節價值;A為水域面積;PPem為浮游植物初級生產力;Pc為固碳成本，Po為釋氧成本。張運林等［5］根據1998～1999年太湖梅梁灣初級生產力的實測數據，建立了浮游植物初級生產力和表層葉綠素a濃度之間的經驗公式如式（6）所示:

式中，PPem為浮游植物初級生產力［mg C/（m2d）］;Chl.a為表層葉綠素a濃度（mg/m3）。

2.6 輸沙功能

河湖輸沙功能一般采用機會成本法，根據平均輸沙量和人工清理河道成本費數據，估算湖泊輸沙功能價值。

2.7 水質凈化

采用生產成本法測算湖泊的氮磷去除效能，評估湖泊生態系統的水質凈化功能和價值。計算公式如式（7）所示:

式中，Vpw為凈化水體價值（元/a）;Qpw，j為湖泊截留第j類污染物質的總量（t/a）;Cpw，j為第j類污染物質處理成本（元/t）;m為污染物質的種類。

2.8 調蓄洪水

基于1999年社會經濟水平的多年平均防洪效益，考慮洪災損失的增長率，根據公式（8）［6］計算2004－2020年治太工程的歷年防洪效益:

式中，Ei為預測的歷年防洪效益;fi為洪澇災害損失年增長率，4%;E1999=12.58 億元。

2.9 蓄水功能

蓄水功能經濟價值可用替代工程法估算，計算公式如（9）所示［3］:

其中，Wr為蓄水價值;R為河流和湖泊蓄水量;Pc為這種潛在水量的獲得成本（單位蓄水量的庫容成本）。

2.10 土壤保持

土壤保持功能一般利用機會成本法，公式如式（10）所示［4］:

式中，Vcs為土壤保持價值（元/a）;Ac為泥沙淤積量（t/a）;Bf為保持土壤年均效益（元/hm2）;ρ為土壤容重（t/m3）。

2.11 旅游功能

湖泊旅游功能價值一般采用比例折算法［3］，計算如式（11）所示:

式中，Wt為旅游功能價值;C為旅游總收入;Pw為水生態景點數占旅游總景點數的比例。

3 研究結果

3.1 供水功能

2007年太湖本地水源供水 221.7 × 108m3［2］。按照2007年太湖流域平均水資源費標準1.885×10－3元/kg，計算獲得2007年太湖湖泊生態系統的供水功能價值為417.904 5 億元。

3.2 提供水產品

2007 年太湖總捕撈產量達 3.2 ×107kg［40］，主要水產品產量及均價如表1所示。由此可推算出2007年太湖提供水產品功能價值為6.58億元。

3.3 航運功能

2007太湖流域水路貨運周轉量8 965.94×108kg/m，旅客周轉量 14.16 ×105人/m［9－12］。貨運和客運價格分別采用 0.06 ×10－3元/kg·km 和 0.24 元/人 km［7，13］。由此可推算出2007年太湖航運功能價值為541.354 8億元。

表1 2007年太湖主要水產品產量及其均價

3.4 水力發電

2007年太湖流域水力發電量為140.77×108千瓦時［9－12］，同年供電均價為 560.01 × 10－3元千瓦時。由此可推算出2007年太湖水力發電功能價值為7.88億元。

3.5 大氣調氣

太湖水域面積為2 338 km2，2007年太湖葉綠素a平均含量為 0.023 × 10－3g/m3［14］。再根據造林成本法固碳釋氧成本分別取 260.90 ×10－3元/kg C 和 0.4 元/kg O2［15］，可計算出2007年太湖湖泊生態系統的大氣調節價值為6.94億元。

3.6 輸沙功能

注入太湖的水系主要以苕溪、荊溪兩大水系最為重要，兩溪多年平均輸沙量為 2.43×105t［16］。人工清理河道成本費用為4.7×10－3元/kg。由此可以估算出2007年太湖湖泊生態系統輸沙功能價值為0.011 4億元。

3.7 水質凈化

2007年全太湖截流固定的TN=18 308×103kg、TP=2 479×103kg，湖泊的N、P凈化功能的價值可按生活污水處理成本N 1.5元/kg，P 2.5元/kg進行估算。。由此可估算出2007年太湖湖泊生態系統水質凈化功能的價值為0.34億元。

3.8 調蓄洪水

由預測模型式（8）可推算出2007年太湖湖泊生態系統調蓄洪水功能價值為133.57億元。

3.9 蓄水功能

根據2007年太湖蓄水總量為45.9×108m3，每建設1 m3庫容需投入成本0.67元/a，據此可計算出2007年太湖湖泊生態系統的蓄水功能價值為30.753億元。

3.10 土壤保持

2007年太湖平均底泥厚度0.82 m，底泥蓄積量為19.15億 m3，多年平均淤積量為 3.4 × 105t/a，并核算出2007年太湖流域單位農田年均收益為3.135元/m2。據此可以估算出2007年太湖湖泊生態系統的土壤保持功能價值為0.008 6億元。

3.11 旅游功能

根據太湖有關的景區選取標準，確定距離太湖15 km以內3A級以上（包含3A級）景區與太湖湖水相關。2007年太湖流域內符合標準的景點占總景點的26.47%。再根據2007年江蘇、安徽、浙江和上海統計年鑒中旅游總收入數據估算出當年太湖旅游功能價值為363.03億元。

4 結論與討論

本研究通過前面選擇的2007年各類服務功能參數及其對應的單位均價，并結合經濟價值的計算方法，得出2007年太湖湖泊生態系統各類服務功能總價值達1 508.372 3億元。其中各類服務功能價值及其比例如表2。

由表2可以看出，四大功能排序為:供給功能＞文化功能＞調節功能＞支持功能;服務子功能排序為:航運功能＞供水功能＞旅游功能＞調蓄洪水功能＞蓄水功能＞水力發電功能＞大氣調節功能＞提供水產品功能＞水質凈化功能＞輸沙功能=土壤保持功能。四大服務功能類型中供給服務占總價值量的64.55%，具有絕對優勢，其次依次為文化功能占24.07%、調節功能占9.34%、支持功能占2.04%。在具體服務子功能類型分類中，比例明顯大于其他類型的依次為:航運35.89%、供水27.71%以及旅游24.07%。由此表明，太湖湖泊生態系統在航運功能、供水功能及旅游功能等方面發揮著重要作用，是太湖的核心服務功能。

本研究對2007年太湖湖泊生態系統服務功能進行了貨幣化評估，獲得了服務功能價值核算結果，有利于充分認識湖泊生態系統的獨特價值和作用，可為合理地開發利用淡水資源提供信息資料和理論支持。但本研究仍存在以下不足:①污染事件時間序列太長，今后應加強跨年度、長時間序列的時空研究。②應著重探索人類活動和經濟發展對湖泊生態系統的影響機制，分析不同人類活動對湖泊系統的影響程度。今后的研究應力圖解決以上問題，完善湖泊生態系統服務功能價值評估的理論與方法，改進其實踐運用的效能。需要說明的是，太湖湖泊生態系統服務功能的價值隨著時間不斷變化;因而，今后需要定期對太湖生態系統服務功能價值進行評估，以便為國家和地方政府部門提供及時的信息和數據支撐。

表2 2007年太湖流域湖泊生態系統服務功能價值量比例

（編輯:王愛萍）

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