水环境治理项目生态价值评估体系构建与实证分析

汪 伦 焰，古 向，李 慧 敏

(1.华北水利水电大学 水利学院，河南 郑州 450046； 2.河南省水环境模拟与治理重点实验室，河南 郑州450046； 3.河南水谷创新科技研究院有限公司，河南 郑州 450000)

0 引 言

生态系统服务功能是指生态系统与生态过程中所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[1]。20世纪末，Costanza等[2]将生态系统服务划分为原材料生产、水文气候调节、废物处理等17类，并首次对全球生态系统服务价值进行评估。此后，谢高地等[3]改进了以往的生态服务价值评估方法，从食物生产、水文气候调节、保护生物多样性、美学景观等9个方面建立了符合中国实际情况的生态价值当量因子表。目前，已经有较多学者对生态价值评估展开研究。例如：台辉等[4]采用直接价值法、影子价格法等评价方法，从物种多样性保护、土壤保育、涵养水源、文化娱乐等8个方面评估黄土高原永寿县苹果园的生态价值，结果表明永寿县苹果园2019年生态服务价值约为4.15亿元，为推动该地区经济林建设和可持续利用提供了参考。昝欣等[5]对永定河上游流域水资源供给、水产品生产、土壤保持、河流输沙等生态服务功能进行了定量评价，结果表明其价值总量为55.14亿元，其中水源供给、休闲娱乐和水土保持功能对该流域水生态价值的提升和发展具有重要意义。2021年4月，国务院办公厅印发《关于建立健全生态产品价值实现机制的意见》，提出以生态价值核算促进生态产品价值实现，生态价值评估成为广大学者的研究热门。

水环境治理项目是以河道水体为中心，包括河道周边特定环境区域的系统性工程。涉及到水体治理、景观绿化、市政工程、城镇开发等多个方面[6]，其生态价值包括水源供给、净化气体环境、水文气候调节、土壤保护、物种多样性保护等多个方面[7]。水环境治理项目生态价值评估有助于提高民众绿色环保意识、使国民经济核算体系更加完善，可以为区域环境决策和管理提供依据，对区域生态文明建设具有重要意义。但目前对水环境治理项目生态价值评估的研究还十分匮乏。

本文利用生态系统服务价值评估方法，建立水环境治理项目生态价值体系，从土壤保护、水源养护、固碳释氧、净化气体环境、物种保育5个角度对水环境治理项目的生态价值进行定量评估，并选取平舆县水环境治理项目进行实例分析，为水环境治理项目的生态价值评估提供参考。

1 评估体系构建

1.1 评估体系

本文将水环境治理项目分为河湖生态系统、绿地生态系统两大类。其中河流与湖泊生态系统主要功能为水源养护，生态价值评估指标选择调节水量和净化水质2个指标；绿地生态系统服务价值选择土壤保护、水源养护、固碳释氧、净化气体环境、物种保育5个指标进行评估(见表1)。

表1 水环境治理项目生态价值评估体系Tab.1 Ecological value assessment system for water environment treatment PPP projects

1.2 计算方法

本文在参考GB/T 38582-2020《森林生态系统服务功能评估规范》，总结以前学者对生态价值研究的基础上，确定水环境治理项目生态价值评估体系中各项评估指标的计算方法。

1.2.1土壤保护

(1) 固土价值。

(1)

式中：V1为保护土壤不受侵蚀的价值，万元/a；A为绿地面积，hm2；X1为裸地土壤侵蚀模数，t/(hm2·a)；X2为实测土壤侵蚀模数，t/(hm2·a)；C1为挖取单位体积土方费用，元/m3；d为土壤容重，g/cm3。

(2) 保肥价值。

(2)

式中：V2为保护土壤肥力的价值，万元/a；CN、CK分别为化肥磷酸二铵、氯化钾的市场价格，元/t；LN、LP为磷酸二铵化肥中氮、磷元素的含量，%；LK为氯化钾化肥中钾元素含量，%。

1.2.2水源养护

(1) 调节水量。

V3=AP(1-E-C)Cs

(3)

式中：V3为绿地生态系统调节水量的价值，万元/a；P为实测降水量，mm/a；E为绿地蒸散量，%；C为地表快速径流量，%；Cs为单位库容造价，元/m3。

V4=Q1Cs

(4)

式中：V4为河流与湖泊生态系统调节水量价值，万元/a；Q1为河流与湖泊水资源总量，m3。

(2) 净化水质。

V5=AP(1-E-C)Ks

(5)

式中：V5为绿地生态系统净化水质的价值，万元/a；Ks为水治理费用，元/m3。

V6=Q1Ks

(6)

式中：V6为河流与湖泊生态系统净化水质的价值，万元/a；Ks为水的治理费用，元/m3。

1.2.3固碳释氧

(1) 固碳。

V7=1.63RCABnCC

(7)

式中：V7为吸收二氧化碳价值，万元/a；RC为二氧化碳中含碳元素量；Bn为单位面积绿地年增加生物量，t/(hm2·a)；CC为碳排放税，元/t。

(2) 释氧。

V8=1.19ABnCO

(8)

式中：V8为释放氧气价值，万元/a；CO为氧气价格，元/t。

1.2.4净化气体环境

(1) 吸收气体污染物。

V9=A(QSO2KSO2+QFKF+QNOKNO)

(9)

式中：V9为吸收气体污染物价值，万元/a；QSO2为单位面积绿地SO2年吸收能力，kg/(hm2·a)；KSO2为SO2排污征收费用，元/kg；QF为单位面积绿地吸收氟化物的能力，kg/(hm2·a)；KF为氟化物排污征收费用，元/kg；QNO为单位面积绿地NOx年吸收能力，kg/(hm2·a)；QNO为NOx排污征收费用，元/kg。

(2) 滞尘价值。

V10=AQZKZ

(10)

式中：V10为滞纳悬浮颗粒价值，万元/a；QZ为单位面积绿地悬浮颗粒年吸收能力，kg/(hm2·a)；KZ为粉尘排污征收费用，元/kg。

1.2.5物种保育

V11=SRA

(11)

式中：V11为物种多样性保护的价值，万元/a；SR为单位面积物种保育价值，元/(hm2·a)。

1.2.6价格参数转换系数

在评估过程中，部分价格参数并不是评估年份所使用的价格参数，因此需使用价格参数转换系数C将价格参数调整至评估年份，计算公式如下：

(12)

式中：c为价格指数；n为价格参数所在年份；m为评估年份；Dr为银行的平均存款利率；Lr为银行的平均贷款利率。本文所使用的价格参数见表2。

表2 生态价值评估推荐使用价格Tab.2 Recommended use price for ecological value assessment

2 实例分析

2.1 研究区域概况

河南省平舆县水环境治理与生态修复项目是财政部第四批次国家级示范PPP项目。该项目引进先进技术，将高新科技与水环境治理、生态修复有机的结合在一起，从根本上解决了平舆县水环境污染问题，为河南省水环境治理提供了宝贵的实践经验。该项目包含湖泊河流、生态湿地、生态绿地等多种生态资源，具有土壤保护、水源养护、固碳释氧、净化气体环境等多种生态价值。该项目的生态价值评估可代表河南省以及全国的水环境治理项目，具有极大的参考意义。因此本文选择平舆县水环境治理与生态修复项目进行实证分析。

平舆县水环境治理和生态修复项目共有水系连通、配套桥梁、河湖水体生态治理、河湖沿岸环境改善、草河截污及一体化污水处理站、智慧水生态监管系统、城市地下管线管理系统等工程项目，包含水系连通、水体生态修复、中水回用、水源养护、水土保持、生态景观等内容，具有多种多样的生态系统服务功能，创造了巨大的生态价值。

平舆县水环境治理项目中的生态价值主要集中在河流湖泊和绿化景观两大部分，河道主要包括郭楼港、张路庄港、北环渠、港湾港、二干退水渠、七里河等，湖泊包括新建天水湖和北郊调蓄湖，景观绿化工程约232.3万m2。

2.2 计算结果

根据相关研究和国家规范，本文计算所用核算因子如表3所列。

表3 生态价值评估核算因子Tab.3 Summary of ecological value assessment accounting factors

2.2.1土壤保护价值

裸地土壤侵蚀模数取河南省近10 a来土壤侵蚀模数观测均值2.5 t/(hm2·a)[14]；由于平舆县土壤侵蚀很轻，研究区内实测土壤侵蚀模数借鉴《中国生物多样性国情研究报告》中各种类型林地的土壤侵蚀模数；挖取单位体积土方的费用为26.16元/m3；土壤容重为1.27 g/cm3；经公式(1)计算得到平舆县水环境治理项目固土价值为9 334.65元。平舆县水环境治理项目绿地肥力含量取河南大学校园城市绿地土壤肥力含量；磷酸二铵化肥和氯化钾化肥价格取2021年4月化肥市场价格。经公式(2)计算可以得到保肥价值为1 236.12元。平舆县水环境治理项目绿地土壤保护总价值为10 570.77元。

2.2.2水源养护价值

平舆县水环境治理项目所包含的水系主要有小清河、草河、北环渠、郭楼港、张路庄港、二干退水渠、七里河、天水湖引退水渠、中央生态绿谷，合计水量227.9万 m3；湖泊包括北郊调蓄湖、天水湖、陈蕃公园湖、港湾港湖，合计水量257.2 万 m3；单位库容造价取6.11元/m3，利用价格参数转换系数调整为11.29元/m3，经公式(4)计算得到调节水量价值为5 480.77万元；净化单位体积水的费用为3.90元/m3，经公式(6)计算得到净化水质价值为1 894.15万元。河流与湖泊生态系统涵养水源总价值为7 374.92万元。降水量取平舆县多年降水量均值850 mm/a，绿地蒸散量与地表快速径流量按绿地类型取值[17]，经公式(3)和(5)计算得出绿地调节水量价值为965.87万元，净化水质价值为333.80万元。平舆县水环境治理项目绿地生态系统水源养护价值为1 299.67万元。

2.2.3固碳释氧价值

二氧化碳中含碳量为27.27%，单位面积绿地年增加生物量取20.4 t/(hm2·a)[18]，碳税价格采用瑞典碳税价格为1 200元/t，通过价格参数转换系数调整为2 010.14元/t，经公式(7)计算得出绿地生态系统固碳价值为409.07万元；氧气价格采用2007年春季医用氧气价格1 000元/t，经价格参数调整系数调整为1 675.12元/t，经公式(8)计算得出绿地生态系统释氧价值为912.61万元。平舆县水环境治理项目固碳释氧总价值为1 321.68万元。

2.2.4净化气体环境价值

根据相关研究[19]，确定单位面积绿地SO2年吸收能力、氟化物年吸收能力、NOx年吸收能力、阻滞降尘能力。依据《河南省排污许可暂行管理办法》，排放SO2的费用为0.63元/kg，排放氟化物的费用为0.69元/kg，排放NOx的费用为0.63元/kg、排放悬浮颗粒的费用为0.15元/kg，经公式(9)～(10)计算得到绿地生态系统吸收气体污染物价值为1.41万元，滞尘价值为34.06万元。平舆县水环境治理项目绿地生态系统净化气体环境总价值为35.47万元。

2.2.5物种保育价值

依据Shannon物种多样性指数S计算得出单位面积物种资源保育价值：当S小于1时，取3 000元/hm2；当S处于1～2时，取5 000元/hm2；当S处于2～3时，取10 000元/hm2；当S处于3～4时，取20 000元/hm2；当S处于4～5时，取30 000元/hm2；当S处于5～6时，取40 000元/hm2；当S大于6时，取50 000元/hm2。根据实际情况，平舆县水环境治理项目绿地无濒危物种、特有物种、古树，故绿地单位面积物种资源保育价值取3 000元/hm2，经公式(11)计算得出平舆县水环境治理项目物种保育总价值为67.33万元。

2.2.6生态总价值

通过计算，2020年平舆县水环境治理项目生态总价值为10 100.12万元，河湖生态价值为7 374.92万元，绿地生态价值为2 725.20万元。绿地生态系统中土壤保护价值为1.06万元，水源养护价值为1 299.67万元，固碳释氧价值为1 321.68万元，净化气体环境价值为35.47万元，物种保育价值为67.33万元(见表4)。

表4 水环境治理项目生态价值Tab.4 Ecological value of water environment management PPP projects

由上可以看出河湖生态价值占总价值的73.02%。绿地生态价值占总价值的26.98%，其中固碳释氧价值(48.50%)>涵养水源价值(47.69%)>保护生物多样性价值(2.47%)>净化气体环境价值(1.30%)>保育土壤价值(0.04%)。

3 结论与建议

本文从土壤保护、水源养护、固碳释氧、净化气休环境、物种保育5个角度出发，建立了水环境冶理项目生态价值评估体系，并用其评估了平舆县水环境治理项目的生态价值。结果表明：2020年,平舆县水环境治理项目总生态价值为1.01亿元。

当前，全国水环境治理形势仍然较为严峻，本文结合水环境治理项目生态价值评估为日后水环境治理项目提出以下几点建议：① 由计算结果得出平舆县水环境治理与生态修复项目生态价值以水源养护价值为主，因此水环境治理项目建设时应以调节水量和净化水质为主要目标，通过羽状水系连通，水质生态修复等技术手段提高项目建设区域调蓄洪水和净化水质的能力，防止水质再次污染。② 固碳释氧价值在水环境治理项目生态价值中占据重要地位，说明滨水环境改善，建设绿地生态系统对水环境治理也至关重要，日后水环境治理项目可以与国家双碳政策紧密结合，同时促进区域碳中和与水环境改善。③ 净化气体环境价值与物种保育价值占比较低，可根据当地实际情况，选择适合吸收当地气体污染物的植物种植，来提高净化气体环境价值；进行滨水环境改善时，尽量维持区域生物多样性，提高物种保育价值。