基于成本-收益分析法的太湖氮磷污染物去除生態補償

亢志華，　劉華周

(江蘇省農業科學院農業經濟與信息研究所，江蘇南京210014)

摘要：　本研究以江蘇省農業科學院水葫蘆資源化利用示范工程為研究對象，運用成本-收益分析法，對利用人工種植水葫蘆為氮磷富集載體，能源化、肥料化利用水葫蘆，達到消減太湖氮磷污染物的示范工程進行實證研究，測算太湖氮磷去除成本和資源化利用收益，同時運用比較分析法對其他太湖治理工程成本進行比較研究。結果表明，從太湖氮磷的去除成本考慮，江蘇省農業科學院水葫蘆資源化利用示范工程項目優于無錫市太湖藍藻水分離站楊灣站工程項目和貢湖灣濕地退漁還湖示范項目。綜合考慮氮磷總去除成本，得出太湖氮磷污染物生態補償標準為每1 t 4.2×104元；補償的主體是太湖流域各省市縣和太湖治理工作領導小組及相關職能部門，補償的客體是按照自愿原則承擔水體污染物去除工作的單位或組織；補償資金可來源于財政補貼、水污染治理專項資金、生態補償專項資金。

關鍵詞：　成本-收益分析法；太湖；氮磷污染物；生態補償

doi:10.3969/j.issn.1000-4440.2015.04.037

基于成本-收益分析法的太湖氮磷污染物去除生態補償

亢志華，劉華周

(江蘇省農業科學院農業經濟與信息研究所，江蘇南京210014)

摘要：本研究以江蘇省農業科學院水葫蘆資源化利用示范工程為研究對象，運用成本-收益分析法，對利用人工種植水葫蘆為氮磷富集載體，能源化、肥料化利用水葫蘆，達到消減太湖氮磷污染物的示范工程進行實證研究，測算太湖氮磷去除成本和資源化利用收益，同時運用比較分析法對其他太湖治理工程成本進行比較研究。結果表明，從太湖氮磷的去除成本考慮，江蘇省農業科學院水葫蘆資源化利用示范工程項目優于無錫市太湖藍藻水分離站楊灣站工程項目和貢湖灣濕地退漁還湖示范項目。綜合考慮氮磷總去除成本，得出太湖氮磷污染物生態補償標準為每1 t 4.2×104元；補償的主體是太湖流域各省市縣和太湖治理工作領導小組及相關職能部門，補償的客體是按照自愿原則承擔水體污染物去除工作的單位或組織；補償資金可來源于財政補貼、水污染治理專項資金、生態補償專項資金。

關鍵詞：成本-收益分析法；太湖；氮磷污染物；生態補償

doi:10.3969/j.issn.1000-4440.2015.04.037

收稿日期：2014-11-10

基金項目：江蘇農業科技自主創新項目[CX(12)5058]

作者簡介：亢志華，(1981-)，女，內蒙古烏蘭察布人，助理研究員，主要從事農業經濟和生態農業方面研究(Tel)025-84390986；(E-mail)kzhmm@126.com

通訊作者：劉華周，(E-mail)liuhz01@sina.com

中圖分類號：X524

文獻標識碼：識碼：A

文章編號：編號：1000-4440(2015)04-0942-05

Abstract：In the demonstration project of water hyacinth resource utilization carried out by Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, resource utilization of water hyacinth which serves as the carrier of concentrated nitrogen and phosphorus was implemented for the removal of nitrogen and phosphorus from Lake Taihu. In this research, the costs of removal and the benefits of resource utilization were estimated by empirical analysis and the eco-compensation of the project was achieved as a result, which was 42 000 yuan(RMB) per ton of N and P. Compensation subjects are governmental organizations of Lake Taihu chean-up, and the objects are the agents taking part in the pollution control. Funding could come from financial subsidy and special funds for water pollution control and eco-compensation.

Eco-compensation for removal of nitrogen and phosphorus from Lake Taihu using cost-benefit analysis

KANG Zhi-hua,LIU Hua-zhou

(InstituteofAgriculturalEconomyandInformation，JiangsuAcademyofAgriculturalSciences，Nanjing210014，China)

Key words：cost-benefit analysis；Taihu lake；nitrogen and phosphorous pollution；ecology compensation

太湖流域是中國經濟最發達，大中城市最密集的地區之一，以占全國0.4%的土地和3.8%的人口，創造了占全國11%的GDP。經濟快速發展的同時，太湖流域的生態環境也日漸惡化。據太湖流域水資源保護局2012年12月的《太湖流域及東南諸河省界水體水資源質量狀況通報》[1]顯示：太湖水質評價總體為Ⅴ類，營養狀態屬中度富營養。水質分9個湖區按代表面積評價：Ⅲ類占7.4%，Ⅳ類占27. 2%，Ⅴ類占0，劣于Ⅴ類占65.4%；太湖 41.6%的水域為輕度富營養，其余水域為中度富營養。與2011年同期相比，Ⅲ類水面積比例減少了11.7%，Ⅳ類水面積比例增加了13.3%，Ⅴ類水面積比例減少了64.1%，劣于Ⅴ類水面積比例增加了62.5%；富營養化狀況有所惡化，且未達到地表水Ⅲ類水質標準的原因主要是總氮和總磷超標。因此，太湖氮磷污染物的去除是解決太湖水質問題的關鍵。

1太湖氮磷污染物去除、資源化利用工程成本收益分析

過量的氮磷會造成太湖水體污染，但氮磷同時也是農作物生長發育的主要營養元素，可作為重要資源利用。由此看來，太湖既是氮磷的“富集庫”，也是氮磷的“資源庫”。通過政府扶持、企業化運作的方式，以水葫蘆等水生植物為載體，將太湖中嚴重超標的氮磷“提取”出來，作為一種生物能源應用在工業和農業生產中，以達到變廢為寶和徹底治理太湖富營養化問題的目的。江蘇省農業科學院研究結果[2]顯示，水葫蘆對水體中氮磷鉀吸附能力特別強，1 hm2水葫蘆全年生長周期生物量(鮮質量)可達750 t(折合干質量37.5 t)，能吸收76.8 kg氮、11.5 kg磷。將水葫蘆當“海綿”把污染物吸附，達到水體自然凈化。本研究以江蘇省農業科學院水葫蘆資源化利用示范工程為例，測算太湖氮磷去除成本和資源化利用收益。

1.1太湖氮磷去除成本測算

(1)示范工程水葫蘆生產能力：根據相關試驗結果[2]，水葫蘆控制性種養單產750 t/hm2，鮮質量，示范工程水葫蘆擬種養面積200 hm2，年產 1.5×105t(鮮質量)。

(2)示范工程固定資產投資概算：工程固定資產投資總計 2.209 8×107元，土建工程按15年折舊，主要設備按5年折舊，水葫蘆種養設施按3年折舊。折合示范工程固定資產投資為每年 3.354 0×106元。

(3)示范工程年度運行費用估算：示范項目運行費用主要包括購買原輔材料、外購燃料動力、勞務費、工資及福利費、修理費和其他管理費用等。其中水葫蘆控制性種養環節運行費用約每年 2.85×106元，采收轉運環節運行費用約每年 1.60×106元，固液分離環節運行費用為每年 1.62×106元，厭氧發酵環節運行費用為每年 5.00×104元，堆肥環節運行成本估計為每年 6.00×104元，沼液灌溉系統運行成本為每年 6.00×105元。此外，工程設備改造、維護、修理費用估算為每年 5.00×105元，工程管理及人員工資福利費為每年 3.50×105元，工程總運行費用為每年 7.63×106元(表1)。

(4)示范工程處理氮磷成本估算：按照示范工程投資測算，年處理 1.5×105t(鮮質量)水葫蘆總成本 1.098 4×107元(表1)，即每處理1 t水葫蘆(鮮質量)成本為73.2元。根據江蘇農業科學院試驗結果[2]，水葫蘆干物質含量為5%，氮含量為3.07%，磷含量0.46%，計算每年每處理1 t 氮磷的成本為 4.1×104元。

表1200 hm2水葫蘆資源化利用示范工程生產成本及成本結構

Table 1Costs and cost structures of the demonstration project of water hyacinth resource utilization planted in an area of 200 hm2

生產環節 控制性種養采收轉運固液分離厭氧發酵堆肥沼液灌溉配套設施合計成本結構(%)固定成本總投資(×104元)378.0406.6248.2238.0675.0114150.02209.8折舊后年投資(×104元)87.681.325.639.277.71410.0335.430.5運行費用(×104元)285.0160.0162.05.06.06085.0763.069.5合計(×104元)372.6241.3187.644.283.77485.01098.4100.0

1.2太湖氮磷資源化利用收益測算

示范工程產品總收益主要為有機肥、沼液、沼氣3個部分(表2)：

(1)示范工程可年產1×104t有機肥，其有機質含量為61%，總養分含量(即N+P2O5+K2O含量)為2.5%，均符合國家有機肥標準(有機質≥35，總養分≤4%)。目前市場上無補貼的有機肥價格在1 t 520元左右，有補貼的有機肥價格在1 t 370元左右，按1 t 300元計算，示范工程產生的有機肥收益為每年 3×106元。

(2)示范工程產生的沼氣能源，按示范工程滿負荷運行180 d計算，每天可產生1 000 m3的沼氣，每立方沼氣可發電2 kWh，共計產生 3.6×105kWh，按0.5元/kWh計算，示范工程產生的沼氣收益為 1.8×105元。

(3)示范工程所產生的沼液直接灌溉農田，根據相關試驗結果[3]，用于萵苣種植，可節省肥料成本1 hm23.6×103元，純利潤增加1 hm27 200元；用于桃樹種植，可增加收益1 hm26×104元。按照示范工程1 hm2生產750 t新鮮水葫蘆計算，1 t新鮮水葫蘆通過固液分離后可產生750 kg擠壓汁，1 t水葫蘆擠壓汁可產沼液800 kg，共約產生 9×104t沼液，約可灌溉375 hm2蔬菜地，按667 m2效益480元計算，共增加收益 2.70×106元。

按此測算，示范工程運行后，生產的有機肥、沼液及沼氣等產品收益可達每年 5.88×106元。年處理 1.5×105t(鮮質量)水葫蘆總成本 1.098 4×107元，故示范工程運行后年虧損約 5.104×106元。若按處理1 t氮磷生態補償費用 5×104元計算，年補償金為 1.323 8×107元，企業每年可贏利 8.134×106元(其中沒有包含利息支出、攤銷費及其他無形資產等成本)。

表2200 hm2水葫蘆資源化利用示范工程投入產出測算

Table 2Estimation of the cost and benefit of the demonstration project of water hyacinth resource utilization planted in an area of 200 hm2

示范工程3個環節水葫蘆控制性種養水葫蘆機械化采收轉運水葫蘆資源化利用總投入固定資產折舊(×104元)87.681.3166.5運行成本(設備維護、能源、勞動力投入)(×104元)285.0160.0318.0合計372.6241.3484.5總產出有機肥(×104元)300沼液(×104元)270沼氣(×104元)18合計588

2其他太湖治理工程成本比較

2.1無錫市太湖藍藻水分離站楊灣站工程

水葫蘆示范工程與藍藻水分離站的比較：根據《無錫市太湖藍藻水分離站楊灣站工程實施方案》的數據，工程建設固定資金為 4.074 5×107元，項目正常年運行費用為 4.774×106元，估算項目實施后，可以從太湖水體中每年帶走氮約87 t，磷約6 t，固定資產按10年折舊計算的話，氮、磷處理成本為1 t 9.5×104元。

2.2貢湖灣濕地退漁還湖示范項目

貢湖灣濕地退漁還湖示范項目是國家《太湖水污染防治“十五”計劃》和《無錫市太湖水污染防治“十五”實施計劃》的重點項目之一，是太湖綜合整治工作的重要環節，是無錫市太湖新城區域建設的重要組成部分。貢湖灣位于無錫市太湖新城中心區南側，是無錫市重要的飲用水來源地，本項目區域總面積約141.6 hm2，其中退漁還湖面積129.1 hm2，工程示范區內清淤約 6.0×105m3，并逐步實現生態清淤—底泥干化—資源化利用—削浪除藻—生態修復的系統退漁還湖綜合治理。本項目采用江蘇江達生態科技有限公司自主研發的“CWJZ河海湖泊生態修復與資源化利用一體化技術”為核心進行項目實施。

成本-收益情況：項目總投資 2.836×107元，可處理 6.0×105m3淤泥，直接從項目區削減氮磷(全氮+全磷)約802 t，折合每處理1 m3淤泥(含泥率15%)成本為47.3元，每處理1 t 氮磷成本為 3.54×104元。

按本示范工程所處理的貢湖灣魚塘底泥測算，1 t 氮磷處理成本為 3.54×104元；按本示范工程處理一般太湖底泥測算，1 t 氮磷處理成本為 1.02×105元。

太湖不同區域、不同深度的底泥氮磷含量差別很大，劉凌等[4]的研究結果表明，太湖底泥表層(0～5 cm)總氮含量最小值為0.031 1%、最大值為0.470 9%，全湖底泥第2層(5～10 cm)總氮含量最小值為0.014 9%、最大值為0.280%，全湖底泥第3層(10～20 cm)總氮含量最小值為0.012 6%、最大值為0.250%，全湖底泥第4層(20～50 cm)總氮含量最小值為0.016 3%、最大值為0.249%，全湖底泥第5層(50～100 cm)總氮含量最小值為0.010 2%、最大值為0.268 0%，以上幾個層面的均值大約在0.13%～0.25%。常規的工程疏浚深度為 20～50 cm。本研究根據魚塘和太湖有機質含量的比例，將底泥總氮含量估為0.17%，總磷含量估為0.11%。

從太湖氮磷的去除成本考慮，江蘇省農業科學院水葫蘆資源化利用示范工程項目優于無錫市太湖藍藻水分離站楊灣站工程項目和貢湖灣濕地退漁還湖示范項目。

3太湖氮磷去除生態補償辦法

太湖氮磷污染物去除及資源化利用可作為一項新型環保產業來運作，工程實施后，對太湖流域會產生良好的生態效益和社會效益。通過項目實施去除太湖水體中的氮磷，將促進太湖水質的改善，對整個流域生態環境都將產生積極的影響。本項目的實施可每年從水體中帶走氮230 t、磷34.5 t。通過生物修復受污染的水體，去除富營養化水體中的氮磷，降低了富營養化程度，有效促進水質的改善，可以避免藍藻暴發等生態危機事件，將對整個區域的生態環境產生積極的影響，保障社會公眾的用水安全。因此，要對其進行生態補償。

3.1補償主客體

補償者：太湖流域各省市縣和太湖治理工作領導小組及相關職能部門。

被補償者：按照自愿原則承擔水體污染物去除工作的單位或組織，獲得補償需具備以下條件：

(1)具有企業、事業或社會團體法人資格；

(2)擬承擔項目按照基本建設程序已至少完成至可行性研究報告階段；

(3)具備較好的經營管理水平和健全的財務核算管理體系；

(4)具備承擔項目所需的技術能力和經濟實力；

(5)按期提交項目基本材料和必要的輔助材料。

3.2補償標準

按照水污染防治的要求和治理成本，補償資金以考核因子去除量作為補償標準基數乘以等級系數計算(具體公式為：補償資金=補償標準基數×等級系數)。

補償標準基數和等級系數由太湖水體污染物去除補償工作領導小組根據項目類型、去除區域、國民經濟發展狀況及社會承受能力等因素確定。考核因子可根據水質變化及實際需要適當調整。

3.2.1補償標準基數補償標準基數(A)以考核因子去除量為基準設定，考核因子可以為總氮(TN)、總磷(TP)單因子或雙因子。補償標準基數(A)的確定以江蘇省農業科學院“水葫蘆資源化利用示范工程”的氮磷處理成本為準，工程總成本為 1.0984×107元，可處理 1.5×105t新鮮水葫蘆，相當于處理230 t氮、34.5 t磷。

(1)以總氮(TN)單因子為考核因子

1 t TN去除成本=工程總成本/TN去除總量=1.098 4×107元/230 t=4.8×104元

(2)以總磷(TP)單因子為考核因子

1 t TP去除成本=工程總成本/TP去除總量=1.098 4×107元/34.5 t=3.18×105元

(3)以總氮(TN)、總磷(TP)雙因子為考核因子

Mw(總費用)=MTN(TN處理成本)×TN去除總量+MTP(TP處理成本)×TP去除總量

①

MTP(TP處理成本)=(31.8/4.8)MTN(TN處理成本)=6.625MTN

②

將②式代入①式，1.098 4×107元=MTN×230 t+6.625MTN×34.5 t

求解得：1 tMTN=2.4×104元，1 tMTP=1.59×105元。

1 t (TN+ TP)去除成本=工程總成本/(TN+TP)去除總量=1.098 4×107元 /(230+34.5) t=4.2×104元

3.2.2等級系數等級系數可根據項目類型、氮磷去除流域、國民經濟發展狀況及社會承受能力等因素確定。

依據太湖不同區域及河道的水質情況、水體對景觀及居民生活的重要性以及所屬區域的社會經濟發展情況和社會承受能力確定不同的等級系數。

3.3補償資金來源

補償資金可來源于財政補貼、水污染治理專項資金、生態補償專項資金，補償資金可通過財政轉移支付或其他有效的支付方式支付。

參考文獻:

[1]水利部太湖流域管理局.太湖流域及東南諸河省界水體水資源質量狀況通報[R].上海：水利部太湖流域管理局,2012.

[2]亢志華,唐劍,袁偉,等.構建太湖富營養化循環環保產業的可行性分析[J].江蘇農業學報,2012，28(3):560-564.

[3]汪吉東,馬洪波,高秀美,等.水葫蘆發酵沼液對紫葉萵苣生長和品質的影響[J].土壤,2011，43(5)：787-792.

[4]劉凌,崔廣柏,王建中. 太湖底泥氮污染分布規律及生態風險[J].水利學報,2005，36(8):900-905.

(責任編輯：陳海霞)

王秋君，馬艷，常志州. 土壤團聚體對微生物及土傳病原菌的影響[J].江蘇農業學報，2015，31(4)：946-950.