基于成本-收益分析法的太湖氮磷污染物去除生态补偿

2016-01-14亢志华刘华周

江苏农业学报 2015年4期

亢志华，　刘华周

(江苏省农业科学院农业经济与信息研究所，江苏南京210014)

摘要：　本研究以江苏省农业科学院水葫芦资源化利用示范工程为研究对象，运用成本-收益分析法，对利用人工种植水葫芦为氮磷富集载体，能源化、肥料化利用水葫芦，达到消减太湖氮磷污染物的示范工程进行实证研究，测算太湖氮磷去除成本和资源化利用收益，同时运用比较分析法对其他太湖治理工程成本进行比较研究。结果表明，从太湖氮磷的去除成本考虑，江苏省农业科学院水葫芦资源化利用示范工程项目优于无锡市太湖蓝藻水分离站杨湾站工程项目和贡湖湾湿地退渔还湖示范项目。综合考虑氮磷总去除成本，得出太湖氮磷污染物生态补偿标准为每1 t 4.2×104元；补偿的主体是太湖流域各省市县和太湖治理工作领导小组及相关职能部门，补偿的客体是按照自愿原则承担水体污染物去除工作的单位或组织；补偿资金可来源于财政补贴、水污染治理专项资金、生态补偿专项资金。

关键词：　成本-收益分析法；太湖；氮磷污染物；生态补偿

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态补偿

亢志华，刘华周

(江苏省农业科学院农业经济与信息研究所，江苏南京210014)

摘要：本研究以江苏省农业科学院水葫芦资源化利用示范工程为研究对象，运用成本-收益分析法，对利用人工种植水葫芦为氮磷富集载体，能源化、肥料化利用水葫芦，达到消减太湖氮磷污染物的示范工程进行实证研究，测算太湖氮磷去除成本和资源化利用收益，同时运用比较分析法对其他太湖治理工程成本进行比较研究。结果表明，从太湖氮磷的去除成本考虑，江苏省农业科学院水葫芦资源化利用示范工程项目优于无锡市太湖蓝藻水分离站杨湾站工程项目和贡湖湾湿地退渔还湖示范项目。综合考虑氮磷总去除成本，得出太湖氮磷污染物生态补偿标准为每1 t 4.2×104元；补偿的主体是太湖流域各省市县和太湖治理工作领导小组及相关职能部门，补偿的客体是按照自愿原则承担水体污染物去除工作的单位或组织；补偿资金可来源于财政补贴、水污染治理专项资金、生态补偿专项资金。

关键词：成本-收益分析法；太湖；氮磷污染物；生态补偿

doi:10.3969/j.issn.1000-4440.2015.04.037

收稿日期：2014-11-10

基金项目：江苏农业科技自主创新项目[CX(12)5058]

作者简介：亢志华，(1981-)，女，内蒙古乌兰察布人，助理研究员，主要从事农业经济和生态农业方面研究(Tel)025-84390986；(E-mail)kzhmm@126.com

通讯作者：刘华周，(E-mail)liuhz01@sina.com

中图分类号：X524

文献标识码：识码：A

文章编号：编号：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

太湖流域是中国经济最发达，大中城市最密集的地区之一，以占全国0.4%的土地和3.8%的人口，创造了占全国11%的GDP。经济快速发展的同时，太湖流域的生态环境也日渐恶化。据太湖流域水资源保护局2012年12月的《太湖流域及东南诸河省界水体水资源质量状况通报》[1]显示：太湖水质评价总体为Ⅴ类，营养状态属中度富营养。水质分9个湖区按代表面积评价：Ⅲ类占7.4%，Ⅳ类占27. 2%，Ⅴ类占0，劣于Ⅴ类占65.4%；太湖 41.6%的水域为轻度富营养，其余水域为中度富营养。与2011年同期相比，Ⅲ类水面积比例减少了11.7%，Ⅳ类水面积比例增加了13.3%，Ⅴ类水面积比例减少了64.1%，劣于Ⅴ类水面积比例增加了62.5%；富营养化状况有所恶化，且未达到地表水Ⅲ类水质标准的原因主要是总氮和总磷超标。因此，太湖氮磷污染物的去除是解决太湖水质问题的关键。

1太湖氮磷污染物去除、资源化利用工程成本收益分析

过量的氮磷会造成太湖水体污染，但氮磷同时也是农作物生长发育的主要营养元素，可作为重要资源利用。由此看来，太湖既是氮磷的“富集库”，也是氮磷的“资源库”。通过政府扶持、企业化运作的方式，以水葫芦等水生植物为载体，将太湖中严重超标的氮磷“提取”出来，作为一种生物能源应用在工业和农业生产中，以达到变废为宝和彻底治理太湖富营养化问题的目的。江苏省农业科学院研究结果[2]显示，水葫芦对水体中氮磷钾吸附能力特别强，1 hm2水葫芦全年生长周期生物量(鲜质量)可达750 t(折合干质量37.5 t)，能吸收76.8 kg氮、11.5 kg磷。将水葫芦当“海绵”把污染物吸附，达到水体自然净化。本研究以江苏省农业科学院水葫芦资源化利用示范工程为例，测算太湖氮磷去除成本和资源化利用收益。

1.1太湖氮磷去除成本测算

(1)示范工程水葫芦生产能力：根据相关试验结果[2]，水葫芦控制性种养单产750 t/hm2，鲜质量，示范工程水葫芦拟种养面积200 hm2，年产 1.5×105t(鲜质量)。

(2)示范工程固定资产投资概算：工程固定资产投资总计 2.209 8×107元，土建工程按15年折旧，主要设备按5年折旧，水葫芦种养设施按3年折旧。折合示范工程固定资产投资为每年 3.354 0×106元。

(3)示范工程年度运行费用估算：示范项目运行费用主要包括购买原辅材料、外购燃料动力、劳务费、工资及福利费、修理费和其他管理费用等。其中水葫芦控制性种养环节运行费用约每年 2.85×106元，采收转运环节运行费用约每年 1.60×106元，固液分离环节运行费用为每年 1.62×106元，厌氧发酵环节运行费用为每年 5.00×104元，堆肥环节运行成本估计为每年 6.00×104元，沼液灌溉系统运行成本为每年 6.00×105元。此外，工程设备改造、维护、修理费用估算为每年 5.00×105元，工程管理及人员工资福利费为每年 3.50×105元，工程总运行费用为每年 7.63×106元(表1)。

(4)示范工程处理氮磷成本估算：按照示范工程投资测算，年处理 1.5×105t(鲜质量)水葫芦总成本 1.098 4×107元(表1)，即每处理1 t水葫芦(鲜质量)成本为73.2元。根据江苏农业科学院试验结果[2]，水葫芦干物质含量为5%，氮含量为3.07%，磷含量0.46%，计算每年每处理1 t 氮磷的成本为 4.1×104元。

表1200 hm2水葫芦资源化利用示范工程生产成本及成本结构

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

生产环节控制性种养采收转运固液分离厌氧发酵堆肥沼液灌溉配套设施合计成本结构(%)固定成本总投资(×104元)378.0406.6248.2238.0675.0114150.02209.8折旧后年投资(×104元)87.681.325.639.277.71410.0335.430.5运行费用(×104元)285.0160.0162.05.06.06085.0763.069.5合计(×104元)372.6241.3187.644.283.77485.01098.4100.0

1.2太湖氮磷资源化利用收益测算

示范工程产品总收益主要为有机肥、沼液、沼气3个部分(表2)：

(1)示范工程可年产1×104t有机肥，其有机质含量为61%，总养分含量(即N+P2O5+K2O含量)为2.5%，均符合国家有机肥标准(有机质≥35，总养分≤4%)。目前市场上无补贴的有机肥价格在1 t 520元左右，有补贴的有机肥价格在1 t 370元左右，按1 t 300元计算，示范工程产生的有机肥收益为每年 3×106元。

(2)示范工程产生的沼气能源，按示范工程满负荷运行180 d计算，每天可产生1 000 m3的沼气，每立方沼气可发电2 kWh，共计产生 3.6×105kWh，按0.5元/kWh计算，示范工程产生的沼气收益为 1.8×105元。

(3)示范工程所产生的沼液直接灌溉农田，根据相关试验结果[3]，用于莴苣种植，可节省肥料成本1 hm23.6×103元，纯利润增加1 hm27 200元；用于桃树种植，可增加收益1 hm26×104元。按照示范工程1 hm2生产750 t新鲜水葫芦计算，1 t新鲜水葫芦通过固液分离后可产生750 kg挤压汁，1 t水葫芦挤压汁可产沼液800 kg，共约产生 9×104t沼液，约可灌溉375 hm2蔬菜地，按667 m2效益480元计算，共增加收益 2.70×106元。

按此测算，示范工程运行后，生产的有机肥、沼液及沼气等产品收益可达每年 5.88×106元。年处理 1.5×105t(鲜质量)水葫芦总成本 1.098 4×107元，故示范工程运行后年亏损约 5.104×106元。若按处理1 t氮磷生态补偿费用 5×104元计算，年补偿金为 1.323 8×107元，企业每年可赢利 8.134×106元(其中没有包含利息支出、摊销费及其他无形资产等成本)。

表2200 hm2水葫芦资源化利用示范工程投入产出测算

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个环节水葫芦控制性种养水葫芦机械化采收转运水葫芦资源化利用总投入固定资产折旧(×104元)87.681.3166.5运行成本(设备维护、能源、劳动力投入)(×104元)285.0160.0318.0合计372.6241.3484.5总产出有机肥(×104元)300沼液(×104元)270沼气(×104元)18合计588

2其他太湖治理工程成本比较

2.1无锡市太湖蓝藻水分离站杨湾站工程

水葫芦示范工程与蓝藻水分离站的比较：根据《无锡市太湖蓝藻水分离站杨湾站工程实施方案》的数据，工程建设固定资金为 4.074 5×107元，项目正常年运行费用为 4.774×106元，估算项目实施后，可以从太湖水体中每年带走氮约87 t，磷约6 t，固定资产按10年折旧计算的话，氮、磷处理成本为1 t 9.5×104元。

2.2贡湖湾湿地退渔还湖示范项目

贡湖湾湿地退渔还湖示范项目是国家《太湖水污染防治“十五”计划》和《无锡市太湖水污染防治“十五”实施计划》的重点项目之一，是太湖综合整治工作的重要环节，是无锡市太湖新城区域建设的重要组成部分。贡湖湾位于无锡市太湖新城中心区南侧，是无锡市重要的饮用水来源地，本项目区域总面积约141.6 hm2，其中退渔还湖面积129.1 hm2，工程示范区内清淤约 6.0×105m3，并逐步实现生态清淤—底泥干化—资源化利用—削浪除藻—生态修复的系统退渔还湖综合治理。本项目采用江苏江达生态科技有限公司自主研发的“CWJZ河海湖泊生态修复与资源化利用一体化技术”为核心进行项目实施。

成本-收益情况：项目总投资 2.836×107元，可处理 6.0×105m3淤泥，直接从项目区削减氮磷(全氮+全磷)约802 t，折合每处理1 m3淤泥(含泥率15%)成本为47.3元，每处理1 t 氮磷成本为 3.54×104元。

按本示范工程所处理的贡湖湾鱼塘底泥测算，1 t 氮磷处理成本为 3.54×104元；按本示范工程处理一般太湖底泥测算，1 t 氮磷处理成本为 1.02×105元。

太湖不同区域、不同深度的底泥氮磷含量差别很大，刘凌等[4]的研究结果表明，太湖底泥表层(0～5 cm)总氮含量最小值为0.031 1%、最大值为0.470 9%，全湖底泥第2层(5～10 cm)总氮含量最小值为0.014 9%、最大值为0.280%，全湖底泥第3层(10～20 cm)总氮含量最小值为0.012 6%、最大值为0.250%，全湖底泥第4层(20～50 cm)总氮含量最小值为0.016 3%、最大值为0.249%，全湖底泥第5层(50～100 cm)总氮含量最小值为0.010 2%、最大值为0.268 0%，以上几个层面的均值大约在0.13%～0.25%。常规的工程疏浚深度为 20～50 cm。本研究根据鱼塘和太湖有机质含量的比例，将底泥总氮含量估为0.17%，总磷含量估为0.11%。

从太湖氮磷的去除成本考虑，江苏省农业科学院水葫芦资源化利用示范工程项目优于无锡市太湖蓝藻水分离站杨湾站工程项目和贡湖湾湿地退渔还湖示范项目。

3太湖氮磷去除生态补偿办法

太湖氮磷污染物去除及资源化利用可作为一项新型环保产业来运作，工程实施后，对太湖流域会产生良好的生态效益和社会效益。通过项目实施去除太湖水体中的氮磷，将促进太湖水质的改善，对整个流域生态环境都将产生积极的影响。本项目的实施可每年从水体中带走氮230 t、磷34.5 t。通过生物修复受污染的水体，去除富营养化水体中的氮磷，降低了富营养化程度，有效促进水质的改善，可以避免蓝藻暴发等生态危机事件，将对整个区域的生态环境产生积极的影响，保障社会公众的用水安全。因此，要对其进行生态补偿。

3.1补偿主客体

补偿者：太湖流域各省市县和太湖治理工作领导小组及相关职能部门。

被补偿者：按照自愿原则承担水体污染物去除工作的单位或组织，获得补偿需具备以下条件：

(1)具有企业、事业或社会团体法人资格；

(2)拟承担项目按照基本建设程序已至少完成至可行性研究报告阶段；

(3)具备较好的经营管理水平和健全的财务核算管理体系；

(4)具备承担项目所需的技术能力和经济实力；

(5)按期提交项目基本材料和必要的辅助材料。

3.2补偿标准

按照水污染防治的要求和治理成本，补偿资金以考核因子去除量作为补偿标准基数乘以等级系数计算(具体公式为：补偿资金=补偿标准基数×等级系数)。

补偿标准基数和等级系数由太湖水体污染物去除补偿工作领导小组根据项目类型、去除区域、国民经济发展状况及社会承受能力等因素确定。考核因子可根据水质变化及实际需要适当调整。

3.2.1补偿标准基数补偿标准基数(A)以考核因子去除量为基准设定，考核因子可以为总氮(TN)、总磷(TP)单因子或双因子。补偿标准基数(A)的确定以江苏省农业科学院“水葫芦资源化利用示范工程”的氮磷处理成本为准，工程总成本为 1.0984×107元，可处理 1.5×105t新鲜水葫芦，相当于处理230 t氮、34.5 t磷。

(1)以总氮(TN)单因子为考核因子

1 t TN去除成本=工程总成本/TN去除总量=1.098 4×107元/230 t=4.8×104元

(2)以总磷(TP)单因子为考核因子

1 t TP去除成本=工程总成本/TP去除总量=1.098 4×107元/34.5 t=3.18×105元

(3)以总氮(TN)、总磷(TP)双因子为考核因子

Mw(总费用)=MTN(TN处理成本)×TN去除总量+MTP(TP处理成本)×TP去除总量

①

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

②

将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=工程总成本/(TN+TP)去除总量=1.098 4×107元 /(230+34.5) t=4.2×104元