郭躍華，周雅聃，劉文斌，裴福云

(深圳市鐵漢生態(tài)環(huán)境股份有限公司，廣東 深圳 518040)

1 引言

濕地是一種獨特的生態(tài)系統(tǒng)，在全球生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的功能價值。濕地是指天然或人工、長久或暫時的沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶，具有靜止或流動，或為淡水、半咸水、咸水的水體，包括低潮時水深不超過6m的水域[1]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成和維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用，包括對人類生存與生活質(zhì)量有貢獻的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和生態(tài)系統(tǒng)功能[2]。濕地生態(tài)系統(tǒng)能為人們的生存發(fā)展提供多種動物、生物資源，具有強大的凈化功能和生態(tài)效益，如在調(diào)洪蓄水、氣候調(diào)節(jié)、美化環(huán)境、生物多樣性等方面具有重要作用，給人類帶來了巨大的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益[3]。

然而河流濕地作為濕地的一種特殊形式。與沼澤濕地、海岸濕地等其他類型濕地有著不同的水文地理條件及周邊區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展條件。相較而言，河流濕地由于與人類生活環(huán)境交叉毗連，受到人類活動的干擾要更加明顯，河流濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能正在逐步衰退，出現(xiàn)許多功能退化的現(xiàn)象，如富營養(yǎng)化藻類爆發(fā)、水體黑臭等。為防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，我國對河流濕地開展大規(guī)模的系統(tǒng)治理和生態(tài)修復與恢復，城市河道的基本功能得到逐漸恢復和提升，但由修復與治理帶來的直接和間接服務(wù)價值尚不清晰。因此需要對河流濕地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能進行系統(tǒng)評估，為城市水體的綜合管理和科學運營提供依據(jù)。

2 項目概況

2.1 范圍及內(nèi)容

?？谑邪姿?、濱濂溝、金牛湖、西崩潭、東崩潭、東西湖、大同溝、龍昆溝、龍珠灣、萬綠園人工湖和電力溝等水系藍線保護區(qū)域范圍內(nèi)的水環(huán)境綜合治理，涉及河流總長7 km，湖泊水面面積57.58 hm2，總流域面積35 km2(圖1)。本項目的工程內(nèi)容包括：面源污染控制工程、雨污系統(tǒng)截流工程、水系連通與水動力優(yōu)化工程、強化水凈化工程、水體生態(tài)修復工程、景觀提升工程等。

圖1 水體分布平面

2.2 技術(shù)措施

該項目以水質(zhì)改善為重點，以水體生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建為目標，從污染控源、水生態(tài)修復兩方面著手，融入海綿城市建設(shè)理念，結(jié)合水動力，改善、親水景觀構(gòu)建、監(jiān)控平臺建設(shè)和長效運營機制建立，最終達到水體消除黑臭，水質(zhì)達到V類水標準。

該工程涉及河流總長7 km，湖泊水面面積57.58 hm2，河流及湖泊濕地總面積為87.521 hm2。通過以上工程措施，水環(huán)境可明顯得到改善，恢復流域濕地面積2064600 m2，減少水體黑臭面積55 hm2。該項目通過清淤等技術(shù)手段新增庫容為709450 m3，同時金牛湖新增人工垂直流濕地庫容為3000 m3，該項目共新增河湖濕地庫容為712450 m3。項目將收集雨水量共計22.746萬t/d，其中15.92萬t進入面源污染控制工程，最終進入水體的雨水量11.37萬t(表1)。

表1 增加植被覆蓋面積

3 研究方法

3.1 評價體系

濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指濕地生態(tài)系統(tǒng)對人類福祉和效益的直接或間接貢獻[4，5]。陳尚等人指出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是從人的需求立場出發(fā)，以滿足人的需要為根本要求，在進行生態(tài)服務(wù)價值估算時，只考慮對人類有正效益的部分[6]。Costanza等人則認為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的收益，并將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)劃分為17類[7]。千年生態(tài)系統(tǒng)評估(Millennium Ecosystem Assessment，MEA)對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的定義和Costanza基本相同，MEA將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為了供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)四大類[8]。

3.2 數(shù)據(jù)來源

主要數(shù)據(jù)來源于《?？谑薪y(tǒng)計年鑒》(2010～2015)；《海口市城市總體規(guī)劃(2011～2020)》(2015年)；《?？谑懈瞧瑓^(qū)控制性詳細規(guī)劃》；《海南省?？谑谐菂^(qū)排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃》(2013～2030)；《?？谑信潘?guī)劃》(2007～2020)；《?？谑谐擎?zhèn)內(nèi)河(湖)水污染治理三年行動方案》；《?？谑旋埨?、東西湖等11個水體水環(huán)境綜合治理PPP項目建議書》(2016年)；《?？谑旋埨?、東西湖等11個水體水環(huán)境綜合治理PPP項目可行性研究報告》，以及實際調(diào)研監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)。

3.3 評價方法與參數(shù)

評估方法: ①市場價值法。它是指對有市場價格的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和功能進行估價的一種方法，這里主要用于對生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)產(chǎn)品進行評價[9]。②影子工程法。指以人工建造一個工程來替代生態(tài)功能或原來被破壞的生態(tài)功能的費用。湖泊調(diào)節(jié)水分功能與水庫類似，一般用總水分調(diào)節(jié)量與單位蓄水量的庫容成本之積來估算湖泊的調(diào)蓄洪水價值和涵養(yǎng)水源價值[10]。③碳稅法與工業(yè)制氧價格法。生物具有吸收CO2、釋放O2的能力。根據(jù)光合作用方程式，以干物質(zhì)生產(chǎn)量來換算固定CO2和釋放O2的量，即生態(tài)系統(tǒng)每生產(chǎn)1100 kg植物干物質(zhì)能固定CO21.63 kg，釋放O21.19 kg。根據(jù)國際CO2排放收費標準結(jié)合我國的實際將生態(tài)指標換算成經(jīng)濟指標，得出固定CO2的經(jīng)濟價值，利用工業(yè)制氧價格得到釋放O2的經(jīng)濟價值[11,12]。④價格替代法。由于目前國內(nèi)濕地科研工作尚處在初級階段，科研經(jīng)費投入遠小于實際科研價值，因此主要用國際和國家科研教育的平均值及棲息地保護費用標準的平均值替代科研教育和生物棲息地功能的價值進行評價。⑤生態(tài)價值法。將Pearl 的生長曲線與社會發(fā)展水平以及人們生活水平相結(jié)合，根據(jù)人們對某種生態(tài)功能的實際支付來估算該生態(tài)服務(wù)價值的方法[13](表2)。

表2 ?？诤恿鳚竦卦u估指標與方法

4 服務(wù)價值評估

4.1 調(diào)蓄洪水功能價值

濕地具有巨大的滲透能力和蓄水能力。由于濕地植物吸收、滲透降水，致使降水進入江河的時間滯后，入河水量減少，從而減少了洪水徑流，達到削洪的目的[14]。濕地調(diào)蓄洪水的能力與其容積呈現(xiàn)正比關(guān)系。調(diào)蓄洪水功能價值計算公式：

V=S×M

(1)

式(1)中，V(元/a)為調(diào)蓄洪水服務(wù)功能價值，S為河流濕地汛期調(diào)蓄洪水總量；M為單位需水量庫容成本，每1 m3庫容需投入的成本數(shù)據(jù)采用0.67元/m3[15]。海口項目生態(tài)修復后新增河湖濕地庫容為712450 m3。根據(jù)公式(1)可得該項目調(diào)蓄洪水功能效益為477341.5元。

4.2 生物棲息地功能價值

河流濕地內(nèi)分布著豐富的水生植物植物資源，是水生動物良好的生活、棲息、繁衍的重要場所。河流濕地的生物棲息地價值與其面積和單位價值量有關(guān)，根據(jù)生態(tài)價值法計算:

V=P×S

(2)

公式(2)中，V(元/a)為生物棲息地價值，P為棲息地單位價值量，S為河流濕地面積。Costanza的研究結(jié)果，河流及流域生物多樣性價值的單位價值為304美元/(hm2·a)[16]，謝高地等的研究結(jié)果河流及流域生物多樣性價值為2000元/(hm2·a)[17]。此處選取平均值2020元/(hm2·a)。?？陧椖亢恿骷昂礉竦乜偯娣e為87.521 hm2，則該治理工程的生物棲息地功能生態(tài)效益為176790.4元。

4.3 固碳釋氧功能價值

濕地中的植物和水體中藻類具有固碳釋氧的作用，在維系地球生態(tài)系統(tǒng)平衡過程中扮演著重要角色。濕地的固碳釋氧價值以用碳稅法/工業(yè)制氧法進行估算。光合反應(yīng)方程為：

植物在進行光合作用時，每產(chǎn)生162 g干物質(zhì)便可吸收掉264 g CO2，釋放192 g O2；(即每產(chǎn)生1 g干物質(zhì)植物吸收約1.63 g CO2，固定0.4 g C，釋放出1.19 g的O2)。根據(jù)劉子剛的研究統(tǒng)計，河流及流域等濕地植被單位面積碳密度為43 t(C)/hm2[18]。根據(jù)公式計算：

固碳價值=固碳價格系數(shù)×濕地面積×碳密度

(3)

固碳價格系數(shù)采用我國的造林成本250元/t[19]和國際炭稅標準150美元/t作為固碳價格系數(shù)[20]。治理前河道硬質(zhì)化程度較高，治理工程新增的植被面積為276719 m2。經(jīng)計算，?？诤恿鳚竦鼐C合治理后新增的固碳價值為123153.8元/年。

釋放氧氣價值主要是根據(jù)植物的光合作用反應(yīng)式來計算：

釋放氧氣價值=單位氧氣價格系數(shù)×釋放氧氣量

(4)

其中單位氧氣價格系數(shù)為400元/t。生態(tài)修復完成后濕地面積共計276719 m2，釋氧價值為1415971.1元/年。固碳釋氧總價值為1539124.1元/年。

4.4 水質(zhì)凈化價值

河流及湖泊濕地本身即具凈化功能，對排入到水體到的部分污染物辦降解功能，尤其是對重金屬和氮磷等營養(yǎng)元素的吸收轉(zhuǎn)化有一定的效率，能有效降低其在水體中的濃度。達到凈化水質(zhì)的目的。水質(zhì)凈化價值使用替代成本法估算，可以用污水處理廠處理相同數(shù)量污水的成本來計算其價值量。

V=Q×L

(5)

公式(5)中，V(元/a)為的水質(zhì)凈化服務(wù)價值；Q(t)為濕地每年凈化的污水量；L(元/t)為單位污水處理成本。

價值換算：海口市龍昆溝、東西湖等11個水體水環(huán)境綜合治理PPP項目將收集雨水量共計22.746萬t/d，其中15.92萬t進入面源污染控制工程，最終進入水體的雨水量11.37萬t。根據(jù)?？谑猩钗鬯幚沓杀?.95元/噸為換算依據(jù)[21]，計算每噸COD、SS、氨氮、TN及TP的處理成本，得出該項治理工程每年產(chǎn)生的水質(zhì)凈化效益為19886104～37722608元，取平均值28884356元/年(表3)。

表3 治理工程水質(zhì)凈化功能效益

4.5 產(chǎn)品供給功能價值

謝高地等人的研究，產(chǎn)品供給價值計算公式為：

V=(1.01S1+1.03S2)

(6)

公式(6)中，V(元/a)為生物多樣性服務(wù)價值；S1和S2(hm2)分別為河流及流域中的非水域面積和水域面積。D[元/(hm2·a)]表示1個標準當量因子的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值，2011年D值為3406.5元/hm2[22]。在治理工程實施前，水體呈黑臭狀態(tài)，產(chǎn)品供給功能幾乎喪失。在治理工程實施后，水環(huán)境可明顯得到改善，恢復流域濕地面積2064600 m2，減少水體黑臭面積55 hm2。代入公式(6)，可得治理工程的產(chǎn)品供給功能生態(tài)效益為903317.3元。

4.6 供水服務(wù)功能價值

河流及流域周邊湖泊濕地是天然的生物蓄水庫，在涵養(yǎng)水源方面具有獨特的功能，且流域周邊湖泊濕地對洪水也具有很好的調(diào)節(jié)作用。河流及流域的調(diào)蓄功能的強弱與其的容積有密切的關(guān)系。依照供水服務(wù)進行計算，該項功能的價值的計算公式為：

V=S×Y

(7)

公式(7)中，V(元/a)為供水服務(wù)價值。S(t)為可供水資源量；Y(元/t)為水的市場價格。治理工程實施前河流及周邊湖泊濕地水質(zhì)均呈劣V類狀態(tài)，呈黑臭狀態(tài)，原有生態(tài)系統(tǒng)的供水服務(wù)可忽略不計。通過對項目的系統(tǒng)治理，2018年11月項目水體的水質(zhì)指標達到或優(yōu)于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)》V類標準。

實施治理工程恢復流域濕地面積2064600 m2，減少水體黑臭面積55 hm2；河流濕地主要來水為雨水，經(jīng)由河道的達標雨水可用于農(nóng)業(yè)用水及一般景觀要求。最終進入水體的雨水量11.37萬t/d，由此可得每年可用于灌溉的水量為4150.05萬t。根據(jù)海南省物價局海南省財政廳海南省水務(wù)廳水資源費征收標準[23]，農(nóng)業(yè)取用水地表水0.05元/m3。代入公式(7)，可得該治理工程的供水效益為2075025元。

4.7 休閑娛樂功能價值

休閑娛樂價值采用市場價值法。市場價值法是基于旅游者在旅行中的支出和花費對旅游地區(qū)的旅游價值進行估算。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能旅游價值的估算公式為：

V=C1+C2+C3

(8)

式(8)中V為休閑娛樂價值；C1為旅行費用支出，包括旅客的交通費用和在當?shù)氐穆糜蜗M支出(餐飲、門票、食宿、交通工具)等；C2為旅游時間價值，即因進行旅游而損失的收入；C3為消費者剩余，包括購買紀念品、攝影等費用。一般C1計算方法為游客流量與旅行費用支出的乘積；C2的計算公式為：旅游時間價值=每小時工資標準×旅行總小時數(shù)×40%；C3一般為C1與C2之和的10%[24]。由于海口市是國際著名旅游目的地，工程治理范圍涵蓋萬綠園及金牛湖知名旅游景點，原河流濕地本身具有較高的休閑旅游價值。

根據(jù)?？谑薪y(tǒng)計年鑒，2016年游客流量為1225.2萬人次，年增長率為8.4%[25]。以萬綠園的游客數(shù)量為基準進行換算。萬綠園年入園達400萬人次，按全市旅游增長率，每年游客數(shù)量將增加31萬人次。由于這些區(qū)域?qū)儆陂_放區(qū)域，不收取門票費用，旅游消費支出主要為交通費用，計為公共交通：1元/人次。平均游覽時間記為6 h。2016年?？谑芯用衩啃r最低工資標準為12.6元。代入公式(9)，可得治理工程的休閑娛樂功能的生態(tài)效益為10652840元。

4.8 文化科研功能價值

文化科研采用效益轉(zhuǎn)移法估算，等同于生態(tài)價值法。成果參數(shù)法是以已經(jīng)制定的評價指標為基礎(chǔ)，結(jié)合研究區(qū)的實際情況，對研究區(qū)的服務(wù)功能進行評估的方法。

V=P×S

(9)

式(9)中V為生態(tài)系統(tǒng)文化科研服務(wù)功能的價值；P為生態(tài)系統(tǒng)文化科研服務(wù)功能的價值系數(shù)；S為提供這種服務(wù)功能的土地面積。按照Costanza等人的研究表明河流及流域的平均科研文化價值為3897.8元/hm2[26]。在治理工程實施后，水環(huán)境可明顯得到改善，恢復流域濕地面積2064600 m2。代入公式(9)，可得治理工程的文化科研功能生態(tài)效益為804739.8元。

5 結(jié)語

(1)通過對整個項目生態(tài)服務(wù)價值測算，該項目生態(tài)修復完成后，生態(tài)服務(wù)總價值達到4543萬元/年；其中水質(zhì)凈化的服務(wù)價值最高為2888萬元/年，占比63.6%；其次是休閑娛樂的服務(wù)價值為1065萬元，占比23.4%。生物棲息地的占比最底，僅為總價值的0.2%。主要原因為在未生態(tài)修復之前，項目內(nèi)的水體處于嚴重的黑臭狀態(tài)，喪失了最基本的生態(tài)服務(wù)功能，服務(wù)價值接近為零。經(jīng)過系統(tǒng)修復后，水體水質(zhì)明顯改善，達到了景觀及農(nóng)用水體的標準，因此服務(wù)價值較修復前迅速提升，水質(zhì)凈化服務(wù)價值十分顯著。旅游業(yè)和農(nóng)業(yè)是?？诘闹еa(chǎn)業(yè)，每年前往?？诼糜蔚娜丝诔^1000萬人，其中萬綠園和東西湖是?？谥穆糜尉包c，均在生態(tài)修復的范圍內(nèi)，因此休閑娛樂的服務(wù)價值增加比較顯著，僅次于水質(zhì)凈化服務(wù)功能為例第二位；由于系統(tǒng)修復的水體均處于主城區(qū)內(nèi)，受到人類生產(chǎn)生活活動的影響，不太適合生物的棲息與繁殖，因此生物棲息地的服務(wù)價值偏低(表4)。

(2)由于濕地生態(tài)系統(tǒng)是一個脆弱、動態(tài)和復雜的系統(tǒng),系統(tǒng)的各要素之間存在著復雜的相關(guān)性[ 15],在凸顯水質(zhì)改善的同時，不可忽視比重較小的調(diào)蓄洪水和文化科研的功能。?？诔Ｄ暧晁渑?，降雨時間占據(jù)全年的2/3，受到臺風的影響概率和頻率較高，保障城市的防洪排澇顯得尤為重要，因此在生態(tài)修復改善水質(zhì)的同時，要兼顧調(diào)蓄洪水的功能。鑒于區(qū)位的特殊性，海口與內(nèi)陸的文化科研聯(lián)系相對薄弱，在生態(tài)修復時，要加強自身科研與文化的提升，賦予修復工程更多的文化內(nèi)涵，強化生態(tài)自然教育和社會實踐教育，著力海洋科學與生態(tài)科學的研究，推動我國熱帶地區(qū)的科學研究水平，提升項目科研文化服務(wù)價值，助力國際生態(tài)旅游島的長遠發(fā)展。

表4 綜合治理工程產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能

(3)生態(tài)修復類項目服務(wù)價值的評估不同于傳統(tǒng)濕地服務(wù)價值的評估方式，更加傾向修復前后的價值的變量，而不是原始狀態(tài)的評估，因此需要收集分析歷史的數(shù)據(jù)，跟蹤監(jiān)測修復后的數(shù)據(jù)，評估修復項目的生態(tài)價值動態(tài)變化趨勢。本項目數(shù)據(jù)來源主要來自于政府提供，數(shù)據(jù)完整度不高，此外，根據(jù)目前的評估方法，在系統(tǒng)評估直接帶來的價值之外，不要忽視外延潛在的價值，比如環(huán)境改善對周邊地價、房價的影響，對整個城市發(fā)展定位和規(guī)劃的影響，對城市外在影響力和人才吸引力的影響。