水環境治理項目生態價值評估體系構建與實證分析

汪 倫 焰，古 向，李 慧 敏

(1.華北水利水電大學 水利學院，河南 鄭州 450046； 2.河南省水環境模擬與治理重點實驗室，河南 鄭州450046； 3.河南水谷創新科技研究院有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引 言

生態系統服務功能是指生態系統與生態過程中所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件與效用[1]。20世紀末，Costanza等[2]將生態系統服務劃分為原材料生產、水文氣候調節、廢物處理等17類，并首次對全球生態系統服務價值進行評估。此后，謝高地等[3]改進了以往的生態服務價值評估方法，從食物生產、水文氣候調節、保護生物多樣性、美學景觀等9個方面建立了符合中國實際情況的生態價值當量因子表。目前，已經有較多學者對生態價值評估展開研究。例如：臺輝等[4]采用直接價值法、影子價格法等評價方法，從物種多樣性保護、土壤保育、涵養水源、文化娛樂等8個方面評估黃土高原永壽縣蘋果園的生態價值，結果表明永壽縣蘋果園2019年生態服務價值約為4.15億元，為推動該地區經濟林建設和可持續利用提供了參考。昝欣等[5]對永定河上游流域水資源供給、水產品生產、土壤保持、河流輸沙等生態服務功能進行了定量評價，結果表明其價值總量為55.14億元，其中水源供給、休閑娛樂和水土保持功能對該流域水生態價值的提升和發展具有重要意義。2021年4月，國務院辦公廳印發《關于建立健全生態產品價值實現機制的意見》，提出以生態價值核算促進生態產品價值實現，生態價值評估成為廣大學者的研究熱門。

水環境治理項目是以河道水體為中心，包括河道周邊特定環境區域的系統性工程。涉及到水體治理、景觀綠化、市政工程、城鎮開發等多個方面[6]，其生態價值包括水源供給、凈化氣體環境、水文氣候調節、土壤保護、物種多樣性保護等多個方面[7]。水環境治理項目生態價值評估有助于提高民眾綠色環保意識、使國民經濟核算體系更加完善，可以為區域環境決策和管理提供依據，對區域生態文明建設具有重要意義。但目前對水環境治理項目生態價值評估的研究還十分匱乏。

本文利用生態系統服務價值評估方法，建立水環境治理項目生態價值體系，從土壤保護、水源養護、固碳釋氧、凈化氣體環境、物種保育5個角度對水環境治理項目的生態價值進行定量評估，并選取平輿縣水環境治理項目進行實例分析，為水環境治理項目的生態價值評估提供參考。

1 評估體系構建

1.1 評估體系

本文將水環境治理項目分為河湖生態系統、綠地生態系統兩大類。其中河流與湖泊生態系統主要功能為水源養護，生態價值評估指標選擇調節水量和凈化水質2個指標；綠地生態系統服務價值選擇土壤保護、水源養護、固碳釋氧、凈化氣體環境、物種保育5個指標進行評估(見表1)。

表1 水環境治理項目生態價值評估體系Tab.1 Ecological value assessment system for water environment treatment PPP projects

1.2 計算方法

本文在參考GB/T 38582-2020《森林生態系統服務功能評估規范》，總結以前學者對生態價值研究的基礎上，確定水環境治理項目生態價值評估體系中各項評估指標的計算方法。

1.2.1土壤保護

(1) 固土價值。

(1)

式中：V1為保護土壤不受侵蝕的價值，萬元/a；A為綠地面積，hm2；X1為裸地土壤侵蝕模數，t/(hm2·a)；X2為實測土壤侵蝕模數，t/(hm2·a)；C1為挖取單位體積土方費用，元/m3；d為土壤容重，g/cm3。

(2) 保肥價值。

(2)

式中：V2為保護土壤肥力的價值，萬元/a；CN、CK分別為化肥磷酸二銨、氯化鉀的市場價格，元/t；LN、LP為磷酸二銨化肥中氮、磷元素的含量，%；LK為氯化鉀化肥中鉀元素含量，%。

1.2.2水源養護

(1) 調節水量。

V3=AP(1-E-C)Cs

(3)

式中：V3為綠地生態系統調節水量的價值，萬元/a；P為實測降水量，mm/a；E為綠地蒸散量，%；C為地表快速徑流量，%；Cs為單位庫容造價，元/m3。

V4=Q1Cs

(4)

式中：V4為河流與湖泊生態系統調節水量價值，萬元/a；Q1為河流與湖泊水資源總量，m3。

(2) 凈化水質。

V5=AP(1-E-C)Ks

(5)

式中：V5為綠地生態系統凈化水質的價值，萬元/a；Ks為水治理費用，元/m3。

V6=Q1Ks

(6)

式中：V6為河流與湖泊生態系統凈化水質的價值，萬元/a；Ks為水的治理費用，元/m3。

1.2.3固碳釋氧

(1) 固碳。

V7=1.63RCABnCC

(7)

式中：V7為吸收二氧化碳價值，萬元/a；RC為二氧化碳中含碳元素量；Bn為單位面積綠地年增加生物量，t/(hm2·a)；CC為碳排放稅，元/t。

(2) 釋氧。

V8=1.19ABnCO

(8)

式中：V8為釋放氧氣價值，萬元/a；CO為氧氣價格，元/t。

1.2.4凈化氣體環境

(1) 吸收氣體污染物。

V9=A(QSO2KSO2+QFKF+QNOKNO)

(9)

式中：V9為吸收氣體污染物價值，萬元/a；QSO2為單位面積綠地SO2年吸收能力，kg/(hm2·a)；KSO2為SO2排污征收費用，元/kg；QF為單位面積綠地吸收氟化物的能力，kg/(hm2·a)；KF為氟化物排污征收費用，元/kg；QNO為單位面積綠地NOx年吸收能力，kg/(hm2·a)；QNO為NOx排污征收費用，元/kg。

(2) 滯塵價值。

V10=AQZKZ

(10)

式中：V10為滯納懸浮顆粒價值，萬元/a；QZ為單位面積綠地懸浮顆粒年吸收能力，kg/(hm2·a)；KZ為粉塵排污征收費用，元/kg。

1.2.5物種保育

V11=SRA

(11)

式中：V11為物種多樣性保護的價值，萬元/a；SR為單位面積物種保育價值，元/(hm2·a)。

1.2.6價格參數轉換系數

在評估過程中，部分價格參數并不是評估年份所使用的價格參數，因此需使用價格參數轉換系數C將價格參數調整至評估年份，計算公式如下：

(12)

式中：c為價格指數；n為價格參數所在年份；m為評估年份；Dr為銀行的平均存款利率；Lr為銀行的平均貸款利率。本文所使用的價格參數見表2。

表2 生態價值評估推薦使用價格Tab.2 Recommended use price for ecological value assessment

2 實例分析

2.1 研究區域概況

河南省平輿縣水環境治理與生態修復項目是財政部第四批次國家級示范PPP項目。該項目引進先進技術，將高新科技與水環境治理、生態修復有機的結合在一起，從根本上解決了平輿縣水環境污染問題，為河南省水環境治理提供了寶貴的實踐經驗。該項目包含湖泊河流、生態濕地、生態綠地等多種生態資源，具有土壤保護、水源養護、固碳釋氧、凈化氣體環境等多種生態價值。該項目的生態價值評估可代表河南省以及全國的水環境治理項目，具有極大的參考意義。因此本文選擇平輿縣水環境治理與生態修復項目進行實證分析。

平輿縣水環境治理和生態修復項目共有水系連通、配套橋梁、河湖水體生態治理、河湖沿岸環境改善、草河截污及一體化污水處理站、智慧水生態監管系統、城市地下管線管理系統等工程項目，包含水系連通、水體生態修復、中水回用、水源養護、水土保持、生態景觀等內容，具有多種多樣的生態系統服務功能，創造了巨大的生態價值。

平輿縣水環境治理項目中的生態價值主要集中在河流湖泊和綠化景觀兩大部分，河道主要包括郭樓港、張路莊港、北環渠、港灣港、二干退水渠、七里河等，湖泊包括新建天水湖和北郊調蓄湖，景觀綠化工程約232.3萬m2。

2.2 計算結果

根據相關研究和國家規范，本文計算所用核算因子如表3所列。

表3 生態價值評估核算因子Tab.3 Summary of ecological value assessment accounting factors

2.2.1土壤保護價值

裸地土壤侵蝕模數取河南省近10 a來土壤侵蝕模數觀測均值2.5 t/(hm2·a)[14]；由于平輿縣土壤侵蝕很輕，研究區內實測土壤侵蝕模數借鑒《中國生物多樣性國情研究報告》中各種類型林地的土壤侵蝕模數；挖取單位體積土方的費用為26.16元/m3；土壤容重為1.27 g/cm3；經公式(1)計算得到平輿縣水環境治理項目固土價值為9 334.65元。平輿縣水環境治理項目綠地肥力含量取河南大學校園城市綠地土壤肥力含量；磷酸二銨化肥和氯化鉀化肥價格取2021年4月化肥市場價格。經公式(2)計算可以得到保肥價值為1 236.12元。平輿縣水環境治理項目綠地土壤保護總價值為10 570.77元。

2.2.2水源養護價值

平輿縣水環境治理項目所包含的水系主要有小清河、草河、北環渠、郭樓港、張路莊港、二干退水渠、七里河、天水湖引退水渠、中央生態綠谷，合計水量227.9萬 m3；湖泊包括北郊調蓄湖、天水湖、陳蕃公園湖、港灣港湖，合計水量257.2 萬 m3；單位庫容造價取6.11元/m3，利用價格參數轉換系數調整為11.29元/m3，經公式(4)計算得到調節水量價值為5 480.77萬元；凈化單位體積水的費用為3.90元/m3，經公式(6)計算得到凈化水質價值為1 894.15萬元。河流與湖泊生態系統涵養水源總價值為7 374.92萬元。降水量取平輿縣多年降水量均值850 mm/a，綠地蒸散量與地表快速徑流量按綠地類型取值[17]，經公式(3)和(5)計算得出綠地調節水量價值為965.87萬元，凈化水質價值為333.80萬元。平輿縣水環境治理項目綠地生態系統水源養護價值為1 299.67萬元。

2.2.3固碳釋氧價值

二氧化碳中含碳量為27.27%，單位面積綠地年增加生物量取20.4 t/(hm2·a)[18]，碳稅價格采用瑞典碳稅價格為1 200元/t，通過價格參數轉換系數調整為2 010.14元/t，經公式(7)計算得出綠地生態系統固碳價值為409.07萬元；氧氣價格采用2007年春季醫用氧氣價格1 000元/t，經價格參數調整系數調整為1 675.12元/t，經公式(8)計算得出綠地生態系統釋氧價值為912.61萬元。平輿縣水環境治理項目固碳釋氧總價值為1 321.68萬元。

2.2.4凈化氣體環境價值

根據相關研究[19]，確定單位面積綠地SO2年吸收能力、氟化物年吸收能力、NOx年吸收能力、阻滯降塵能力。依據《河南省排污許可暫行管理辦法》，排放SO2的費用為0.63元/kg，排放氟化物的費用為0.69元/kg，排放NOx的費用為0.63元/kg、排放懸浮顆粒的費用為0.15元/kg，經公式(9)～(10)計算得到綠地生態系統吸收氣體污染物價值為1.41萬元，滯塵價值為34.06萬元。平輿縣水環境治理項目綠地生態系統凈化氣體環境總價值為35.47萬元。

2.2.5物種保育價值

依據Shannon物種多樣性指數S計算得出單位面積物種資源保育價值：當S小于1時，取3 000元/hm2；當S處于1～2時，取5 000元/hm2；當S處于2～3時，取10 000元/hm2；當S處于3～4時，取20 000元/hm2；當S處于4～5時，取30 000元/hm2；當S處于5～6時，取40 000元/hm2；當S大于6時，取50 000元/hm2。根據實際情況，平輿縣水環境治理項目綠地無瀕危物種、特有物種、古樹，故綠地單位面積物種資源保育價值取3 000元/hm2，經公式(11)計算得出平輿縣水環境治理項目物種保育總價值為67.33萬元。

2.2.6生態總價值

通過計算，2020年平輿縣水環境治理項目生態總價值為10 100.12萬元，河湖生態價值為7 374.92萬元，綠地生態價值為2 725.20萬元。綠地生態系統中土壤保護價值為1.06萬元，水源養護價值為1 299.67萬元，固碳釋氧價值為1 321.68萬元，凈化氣體環境價值為35.47萬元，物種保育價值為67.33萬元(見表4)。

表4 水環境治理項目生態價值Tab.4 Ecological value of water environment management PPP projects

由上可以看出河湖生態價值占總價值的73.02%。綠地生態價值占總價值的26.98%，其中固碳釋氧價值(48.50%)>涵養水源價值(47.69%)>保護生物多樣性價值(2.47%)>凈化氣體環境價值(1.30%)>保育土壤價值(0.04%)。

3 結論與建議

本文從土壤保護、水源養護、固碳釋氧、凈化氣休環境、物種保育5個角度出發，建立了水環境冶理項目生態價值評估體系，并用其評估了平輿縣水環境治理項目的生態價值。結果表明：2020年,平輿縣水環境治理項目總生態價值為1.01億元。

當前，全國水環境治理形勢仍然較為嚴峻，本文結合水環境治理項目生態價值評估為日后水環境治理項目提出以下幾點建議：① 由計算結果得出平輿縣水環境治理與生態修復項目生態價值以水源養護價值為主，因此水環境治理項目建設時應以調節水量和凈化水質為主要目標，通過羽狀水系連通，水質生態修復等技術手段提高項目建設區域調蓄洪水和凈化水質的能力，防止水質再次污染。② 固碳釋氧價值在水環境治理項目生態價值中占據重要地位，說明濱水環境改善，建設綠地生態系統對水環境治理也至關重要，日后水環境治理項目可以與國家雙碳政策緊密結合，同時促進區域碳中和與水環境改善。③ 凈化氣體環境價值與物種保育價值占比較低，可根據當地實際情況，選擇適合吸收當地氣體污染物的植物種植，來提高凈化氣體環境價值；進行濱水環境改善時，盡量維持區域生物多樣性，提高物種保育價值。