高 偉,杜展鵬,嚴長安,陳 巖

1 云南大學生態(tài)學與環(huán)境學院,昆明 650091 2 昆明市環(huán)境科學研究院,昆明 650032 3 環(huán)境保護部環(huán)境規(guī)劃院,北京 100012

我國是一個湖泊眾多的國家,擁有面積1.0 km2以上的湖泊2693個,總面積81414.6 km2[1],發(fā)揮著供給、調節(jié)、文化等多種生態(tài)系統(tǒng)服務功能[2],具有巨大的經濟價值[3]。在我國經濟社會迅速發(fā)展的壓力下,湖泊水污染現(xiàn)象逐漸凸顯[1,4],水污染導致湖泊生態(tài)功能退化,生態(tài)系統(tǒng)服務價值下降[5]。據(jù)2016年中國環(huán)境狀況公報顯示[6],全國112個重點湖泊(水庫)中,有33.9%達不到地表水環(huán)境質量標準的III類。湖泊污染不僅會降低湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務功能,還可能對地區(qū)經濟社會發(fā)展產生不利影響[7]。在污染條件下,湖泊對經濟社會發(fā)展已經表現(xiàn)出負效應,如湖泊水污染可降低工農業(yè)產品的產量和品質、損害周邊人體健康、產生治理費用[8- 9],進而損害區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力。因此,對于污染型湖泊的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估有必要考慮湖體污染的經濟損失,以全面反映湖泊生態(tài)系統(tǒng)變化對人類經濟社會活動的影響。

生態(tài)系統(tǒng)服務的價值評估是國內外生態(tài)學和生態(tài)經濟學的研究熱點,以Costanza等[10]在Nature上發(fā)表的針對全球生態(tài)系統(tǒng)服務的價值評估研究為標志,生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估成為生態(tài)學領域迅速增長的研究主題[11]。湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估最初作為森林、草地、水域等綜合生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估的組成部分,隨著湖泊水環(huán)境問題的日益凸顯,針對湖泊生態(tài)系統(tǒng)的服務價值評估開始逐步得到重視。目前在太湖、洪澤湖、仙女湖等多個湖泊均開展了案例研究[5,7,12]。當前湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務價值研究主要集中在價值的構成和時空變化上,評估的內容為湖泊各項生態(tài)系統(tǒng)服務對人類需求的正效益,缺乏對湖泊污染帶來的經濟損失研究,難以充分反映湖泊生態(tài)系統(tǒng)對人類經濟社會發(fā)展的全面影響。滇池是云貴高原面積最大的湖泊,具有供水、氣候調節(jié)、文化娛樂等多種生態(tài)系統(tǒng)功能。作為我國污染型湖泊的典型代表,滇池從20世紀90年代開始出現(xiàn)周年性藍藻水華問題,湖泊生態(tài)系統(tǒng)功能嚴重退化,并對經濟社會發(fā)展造成了一定的損失[9,13- 14]。為治理滇池水污染,從“九五”期間開始投入大規(guī)模資金進行污染控制,其中“十二五”期間投資達到420億元[15],滇池的水污染對地區(qū)經濟社會發(fā)展造成了極大經濟損失。滇池的生態(tài)系統(tǒng)對區(qū)域經濟社會發(fā)展同時形成了正向和負向的雙重影響,有必要考慮兩者的效應去評估滇池的生態(tài)系統(tǒng)服務形成的凈價值。

本研究以滇池為研究對象,首先采用市場價值法、造林成本法、替代工程法等方法對滇池的供水功能、大氣調節(jié)、水質凈化等9種生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行估算,獲得滇池的生態(tài)系統(tǒng)服務正價值。進而采用污染損失評價法計算出滇池水污染對流域內和下游區(qū)域發(fā)展造成的經濟損失。最后將水污染造成的經濟社會損失納入生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估中,計算出滇池生態(tài)系統(tǒng)服務凈價值,以期為污染湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估提供更加全面的方法借鑒與案例參考。

1 研究區(qū)概況

滇池位于云南省昆明市,是云貴高原上最大的淡水湖泊,屬中國六大淡水湖之一(圖1)。1996年滇池被海埂大堤分為南北兩個子湖泊,其中北部的稱為草海,面積10.8 km2,平均水深為2.5 m；南部稱為外海,面積289.2 km2,平均水深4.4 m。滇池流域的總面積為2920 km2,流域范圍全部位于昆明市境內。滇池流域以占云南省0.78%的面積承載了全省18%的人口和23%的GDP,是西南地區(qū)人類活動最為活躍區(qū)域之一。由于高強度的人為干擾,滇池流域水資源十分短缺,人均水資源占有量不足300 m3,流域水資源供需面臨巨大的壓力。自20世紀90年代以來,滇池的草海和外海水質長期處于超標狀態(tài)。近年來隨著流域污染治理和外流域調水等工程的實施,流域主要水質指標有所改善,但水質超標仍然十分嚴重[16],湖體長期維持在地表水環(huán)境質量標準的V類和劣V類。

圖1 滇池地理位置與水質監(jiān)測站點Fig.1 Location of Lake Dianchi and water quality gauging stations

2 材料與方法

2.1 研究時段與數(shù)據(jù)來源

由于湖泊的生態(tài)系統(tǒng)服務價值存在年際波動[7],研究單一年份的生態(tài)系統(tǒng)服務價值難以反映湖泊平均狀況。根據(jù)資料可得性,本研究選取2006—2015年共10年作為研究時段,相關的計算參數(shù)取該時段的平均值。部分氣象指標(如氣溫、降水等)使用30年以上的平均值,以反映滇池生態(tài)系統(tǒng)服務價值的多年平均情況。

本研究的氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(data.cma.cn)；水質數(shù)據(jù)來源于昆明市環(huán)境監(jiān)測中心；水文數(shù)據(jù)來源于長江流域水文年鑒；經濟社會數(shù)據(jù)來自于昆明市統(tǒng)計年鑒；其他數(shù)據(jù)來源在計算方法中有相應說明。

2.2 湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估方法

作為重要的水域生態(tài)系統(tǒng),湖泊具有多種生態(tài)功能。根據(jù)現(xiàn)有文獻[17- 22],湖泊的生態(tài)系統(tǒng)功能包括供水功能、提供水產品、提供植物產品、水力發(fā)電、大氣調節(jié)、輸沙、調蓄洪水、蓄水、土壤保持、凈化空氣、氣候調節(jié)、提供棲息地、旅游教育、水質凈化、科研、養(yǎng)分循環(huán)、維護生物多樣性和航運等18種功能。從評估方法看,對湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務價值的計算方法主要有市場價值法、支付意愿法、機會成本法、替代工程法、旅行費用法等。本研究根據(jù)滇池的調研和數(shù)據(jù)可得情況,評估其供水、提供水產品、大氣調節(jié)等9項主要生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值。

(1)

式中,LESV為湖泊提供的生態(tài)系統(tǒng)服務價值(108元/a)；LVi為湖泊第i項生態(tài)系統(tǒng)服務價值(108m3/a)。

2.2.1 供水價值評估

供水功能價值是指湖泊對生產生活提供達標的水資源帶來的經濟價值。目前湖泊的供水功能價值評估主要有市場價值法和支付意愿法,其中市場價值法應用最多。本研究采用市場價值法計算供水功能價值,具體計算公式參見文獻[7]。

2.2.2 提供水產品價值評估

湖泊具有豐富的水產品資源,其提供水產品價值是指湖泊提供各類水產品帶來的經濟收益,目前主要采用市場價值法計算,即湖泊產出水產品產量乘以該品種的單位價格,具體計算公式參見文獻[7]。滇池的歷年水產品數(shù)據(jù)來自于昆明漁政調查數(shù)據(jù),水產品價格來自于昆明市發(fā)改委公布的物價公報。

2.2.3 大氣調節(jié)價值評估

湖泊的大氣調節(jié)功能主要是指水體中浮游植物的固碳釋氧功能。水體中的浮游植物可以通過光合作用固定CO2同時釋放O2,從而產生調節(jié)大氣組分的作用。首先采用湖泊初級生產力計算法估算釋氧和固碳量,再根據(jù)碳稅法和工業(yè)制氧法確定單價,最終估算其調節(jié)價值[7,23]。湖泊大氣調節(jié)價值的計算公式如下：

LVAA=PPeu·0.365·LA(CP+2.666·OP)·10-8

(2)

式中,LVAA為湖泊的大氣調節(jié)價值(108元/a)；PPeu為湖泊初級生產力(mgC m-2d-1)；LA代表湖面面積(km2)；CP為固碳成本(元/kg),取1200元/t[24]；OP為氧氣價格(元/kg),取1000元/t[24]。

湖泊的初級生產力PPeu采用VGPN模型[25]計算,模型表達式如下：

(3)

其中,

Zeu=4.605/Kd

Kd=-ln(0.2)/SD

2.2.4 氣候調節(jié)價值評估

湖泊的氣候調節(jié)是指通過水分蒸發(fā)作用對大氣溫度和濕度的調節(jié)效應。參考現(xiàn)有研究方法[30- 31],采用替代成本法估算湖泊的氣候調節(jié)價值,具體計算公式如下：

(4)

式中,LVAC為湖泊的氣候調節(jié)價值(108元/a)；EVAP為夏季蒸發(fā)量(108m3/a)；LTG為水的汽化熱,取滇池夏季平均氣溫(昆明站,1951—2015年統(tǒng)計,20℃)時1個標準大氣壓下水的氣化熱,2453.46 kJ/kg；EER為空調的制冷能效比,參考《房間空氣調節(jié)器能效限定值及能效等級GB12021.3—2010》,取不同類型空調器的平均能效限定值,即3.075；EP為昆明市平均電價(元 kW-1h-1),取值0.45元 kW-1h-1；ECP為加濕效率(mL W-1h-1),根據(jù)加濕器標準GB/T23332—2009,本研究取不同加濕器加濕效率限制的平均值4.67 mL W-1h-1。

2.2.5 水質凈化功能價值評估

湖泊通過降解、沉淀、揮發(fā)等生物、化學、物理作用凈化進入湖體的污染物,表現(xiàn)出凈化功能。利用替代成本法估算湖泊的凈化功能價值,即湖體對總氮和總磷的凈化能力乘以市場上各項的單位收費標準或治理成本,具體計算公式如下：

(5)

式中,LVPP為湖泊水質凈化功能價值(108元/a)；PPi為湖泊第i種污染物的凈化能力(t/a)；PMi為代表市場上第i種污染物的削減成本或收費標準(元/t),根據(jù)我國污水處理廠處理成本統(tǒng)計結果[32],每噸廢水的處理成本為1.25元,進水濃度按環(huán)境保護部華南環(huán)境科學研究所編制的《生活源產排污系數(shù)及使用說明2011年》生活源進水濃度計算,出水按《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級B排放標準,可計算出單位投資的污水處理量和污染物削減量。由于污水處理廠同時削減多種污染物,本研究采用等標污染負荷方法計算不同污染物的削減量占比,以占比為依據(jù)分配削減費用,最后得到TN的治理成本為3286元/t,TP的治理成本為65724元/t。

2.2.6 調蓄洪水價值評估

湖泊利用自身庫容可以調節(jié)一定體量的洪水,減輕洪澇災害,發(fā)揮水量調蓄功能。利用替代工程法,根據(jù)建設費用估算湖泊的調蓄功能價值。以湖泊多年平均水位變化為標準,根據(jù)實際水位變化數(shù)據(jù)得出每年相應的蓄洪總量。采用替代工程法,根據(jù)市場上水庫平均建設價格,得出相應的調蓄洪水價值,具體計算公式如下：

LVAF=(LHS-LLS)·DP

(6)

式中,LVAF代表調蓄洪水功能價值(108元/a)；LHS代表滇池多年平均最高水位對應的庫容(108m3/a)；LLS代表滇池多年平均最低水位對應的庫容(108m3/a)；DP代表研究區(qū)單位水庫庫容的平均造價(元/m3),取值6.11元/m3[24]。

2.2.7 蓄水價值評估

湖泊具有一定的庫容,能夠有效的蓄積水資源。采用替代工程法,根據(jù)湖泊蓄水量和單位蓄水價值估算湖泊的總蓄水價值,具體計算公式如下：

LVWR=LAS·DP

(7)

式中,LVWR代表湖泊蓄水價值(108元/a)；LAS代表滇池多年平均水位對應的庫容(108m3/a)；DP代表研究區(qū)單位水庫庫容平均造價(元/m3),取值6.11元/m3[24]。

2.2.8 土壤保持價值評估

水土流失進入湖泊之后,在湖泊底部沉積,湖泊保持了流域一定的土壤資源。利用機會成本法,采用湖底底泥淤積數(shù)據(jù)和單位耕地經濟收益,即可得出土壤保持功能價值,具體計算公式如下：

LVSP=SR·BS·EM/ET·10-6

(8)

式中,LVSP代表土壤保持功能價值(108元/a)；SR代表底泥淤積速度(m/a)；BS代表湖底面積(km2)；ET代表土壤有效土層深度(m)；EM代表單位面積耕地的經濟收益(元/hm2)。

2.2.9 旅游休閑價值評估

滇池是昆明市的著名景點,圍繞滇池水體景觀形成了昆明滇池國家級旅游度假區(qū),發(fā)揮著重要的景觀和旅游價值。本研究圍繞滇池旅游度假區(qū),采用比例折算法,計算出湖泊的休閑娛樂價值,具體公式參見文獻[33]。

2.3 湖泊水污染經濟損失核算

根據(jù)影響途徑的差異,水污染經濟損失可分為直接經濟損失和間接經濟損失,后者指對非直接用水部門造成的經濟損失或用水部門的污染防御費用[14],即本研究所計算的水污染經濟損失。如果湖泊受到污染,不符合某項用水的水質標準,理論上其提供的該項生態(tài)系統(tǒng)服務價值為零,至于取用不達標的水造成了經濟損失,即水污染形成的直接經濟損失,本質上屬于管理問題,不應當算是湖泊污染造成的經濟損失。因此,本研究計算間接經濟損失,以此作為湖泊水污染經濟損失的核算內容,與現(xiàn)有的水污染損失計算內容有所不同[9,13- 14]。此外,根據(jù)污染損失的客體差異,本研究還考慮湖泊污染對下游地區(qū)造成的經濟損失,滇池水體通過?？诤雍臀鲌@隧道向下游泄水,由于水質不達標,對下游經濟社會用水造成不利影響。綜上,本研究中湖泊水污染經濟損失包括對流域內造成的經濟損失和下游用水造成的經濟損失兩部分,用公式表示如下：

LPEL=WIEL+WOEL

(9)

式中,LPEL為湖泊水污染經濟損失(108元/a)；WIEL為流域內經濟損失(108元/a)；WOEL為流域外經濟損失(108元/a)。

2.3.1 流域內經濟損失核算

根據(jù)現(xiàn)有湖泊污染治理措施與影響,污染湖泊造成間接經濟損失主要包括底泥疏浚費用、引水換水費用、除藻費用和人體健康損失費用等。需要注意的是,必須區(qū)分湖泊污染帶來的經濟損失或防護費用與治理湖泊污染的經濟費用。流域內的污染物削減措施費用(如污水處理廠建設)不應計入湖泊污染的間接經濟損失,污染削減措施帶來的費用屬于恢復費用法,即達到一定水質目標時需要投入的經濟費用。在恢復費用法假設下,湖泊的水質將恢復到非污染狀態(tài),那么其生態(tài)系統(tǒng)服務價值也要按水質達標重新計算,并不屬于湖泊污染造成的經濟損失核算內容。

根據(jù)滇池的實地調研和污染治理內容,同時考慮資料的可獲得性,滇池水污染對流域內造成的主要經濟損失體現(xiàn)在生態(tài)補水費用和藍藻去除費用。因此,本研究主要計算滇池的引水換水費用和除藻費用等2項污染損失費用。其中引水換水費用根據(jù)調水的水資源價值估算,除藻費用采用實際支出計算。綜上,滇池水污染對流域內造成的經濟損失可采用如下計算公式：

WIEL=EWT·(EWP+WRP)+ABI·IRR+ABR

(10)

式中,EWT為湖泊生態(tài)補水量(108m3/a)；EWP為補水工程單位補水量的支出費用(元/m3)；WRP為水資源費(元/m3),根據(jù)國家發(fā)展改革委、財政部、水利部聯(lián)合印發(fā)的《關于水資源費征收標準有關問題的通知》,云南省水資源費為0.2元/m3；ABI除藻工程投資費用(108元)；IRR為我國社會貼現(xiàn)率,取8%；ABR為除藻工程運行費用(108元/a)。除藻費用參數(shù)來自于滇池藍藻打撈工程項目預算[34]。

2.3.2 流域外經濟損失核算

滇池對下游造成的經濟損失主要核算其超標排放導致下游水資源價值的損失。水資源損失量采用灰水足跡模型計算,水污染經濟損失根據(jù)水資源損失量和水資源價值核算,采用的具體公式如下：

(11)

式中,ACi為第i種污染物出境斷面實測濃度(mg/L)；SICi為第i種污染物在流域內的水質標準(mg/L)；SOCi為第i種污染物在下游的水質標準(mg/L)；SNC為下游第i種污染物的自然背景濃度(mg/L),取滇池1960年未受污染時的濃度[35]；RO代表湖泊年出流量(108m3/a)；WP為云南省水資源費(元/m3)。

2.4 污染湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務凈價值評估

對于污染型湖泊,其對經濟社會表現(xiàn)出兩種相反的影響,一種是通過各種生態(tài)功能對經濟社會發(fā)展起支撐作用,另一種是由于水污染對經濟社會造成的各種經濟損失和治理費用?；谶@兩種效應,本研究提出湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務凈價值評估方法。評估的基本思路是首先根據(jù)湖泊生態(tài)系統(tǒng)提供的各種服務產品計算其對經濟社會發(fā)展的正向經濟價值；在此基礎上,根據(jù)湖泊污染對經濟社會造成的不利影響,核算其對經濟社會發(fā)展造成的經濟損失,分別從區(qū)域內和區(qū)域外兩個角度評估；最后,綜合湖泊的正向經濟效益和負向經濟損失,獲得湖泊生態(tài)系統(tǒng)對經濟社會發(fā)展表現(xiàn)出的凈價值。該值可能為正,也可能為負,正值表示效益大于損失,負值表示損失大于效益。湖泊生態(tài)系統(tǒng)的正向經濟價值評估方法如2.2節(jié)所示,負向經濟損失如2.3節(jié)所示,兩者綜合后的凈價值計算公式如下：

NESV=LESV-LPEL

(12)

式中,NESV為湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務凈價值(108元/a),其他符號同前文。

3 結果與分析

3.1 湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務價值

3.1.1 供水價值

根據(jù)滇池草海和外海10個水質監(jiān)測站點的污染物濃度監(jiān)測數(shù)據(jù),2006—2015年草海和外海的水質類別均為地表水環(huán)境質量標準的劣V類,達不到飲用、灌溉、工業(yè)、景觀等用水標準,因此本研究將供水價值計為0。

3.1.2 提供水產品價值

滇池的主要水產品是鰱、鳙、鯉、鯽、紅鰭魚白等大型魚類,銀魚和蝦。由于實施“以漁控藻”項目,滇池2010—2011年全面封湖,從2012年開始開湖捕撈。根據(jù)2012—2017年捕撈數(shù)據(jù),滇池的水產品產量年際波動較大,主要受捕撈政策和捕撈期的氣候條件影響。為反映滇池水產品的平均產量,根據(jù)資料可得性,本研究采用2012—2017年平均值。該期間滇池水產品的平均年產量為2323 t,其中魚蝦年均產量為713 t。根據(jù)昆明市發(fā)展和改革委員會公布的水產品價格,計算得到滇池年均的水產品供給價值為0.38×108元/a。

3.1.3 大氣調節(jié)功能價值

圖2 2006—2015年滇池大氣調節(jié)價值Fig.2 Gas regulations value of Lake Dianchi from 2006 to 2015

經核算,滇池的草海和外海2006—2015年大氣調節(jié)價值計算結果如下圖所示(圖2),滇池的大氣調節(jié)價值具有年際波動性,變化范圍為(6.17—12.08)×108元,平均為8.85×108元,其中外海是滇池大氣調節(jié)價值的主要貢獻水體,占全湖大氣調節(jié)價值的92%。

3.1.4 氣候調節(jié)價值

基于昆明氣象站的監(jiān)測數(shù)據(jù),采用彭曼蒸發(fā)公式,計算出滇池夏季(6—8月)的多年平均(1970—2015年)蒸發(fā)量為314 mm/a。根據(jù)氣候調節(jié)價值的計算公式和參數(shù),得到滇池的氣候調節(jié)價值為184.78×108元/a。

3.1.5 水質凈化價值

根據(jù)2002—2009年滇池入湖和出湖氮磷計算結果顯示[37],滇池年均可分別凈化TN和TP分別為7275.81 t和881.76 t。根據(jù)氮磷單位削減費用,可以計算出滇池的水質凈化價值為0.82×108元/a。

3.1.6 調蓄洪水價值

圖3 不同水位下滇池的庫容量變化Fig.3 Storage of Lake Dianchi with different water levels

滇池(海埂站)的多年平均最高水位和最低水位分別為1887.08 m和1886.06 m[38]。根據(jù)滇池的庫容曲線(圖3),可以得到滇池多年平均最高水位對應的庫容為14.69×108m3,最低水位對應的庫容為11.62×108m3。根據(jù)調洪蓄水價值計算公式,可以得到滇池的調洪蓄水價值為18.75×108元/a。

3.1.7 蓄水價值

滇池(海埂站)的多年平均水位為1886.67 m[38],對應的庫容為13.46×108m3(圖3)。根據(jù)湖泊蓄水價值計算公式,可以得到滇池的蓄水價值為82.25×108元/a。

3.1.8 土壤保持價值

隨著入湖泥沙的不斷淤積,滇池的湖底高程呈現(xiàn)上升趨勢。根據(jù)湖底高程變化數(shù)據(jù)[38],得到滇池的淤積速度為0.0028 m/a；湖底面積參數(shù)取多年平均值；土壤有效圖層厚度取中國平均水平0.9893 m[39]；單位耕地的經濟收益根據(jù)昆明市2006—2015年農業(yè)增加值和耕地面積計算(昆明市統(tǒng)計年鑒),得到昆明市耕地的平均收益為52875元/hm2(2015年可比價)。經核算,滇池土壤保持價值為0.04×108元/a。

3.1.9 旅游功能價值

根據(jù)昆明市統(tǒng)計年鑒,昆明市2006—2015年旅游總收入年均為38068.83×108元/a(2015年不變價)。昆明滇池國家旅游度假區(qū)的旅游人數(shù)約占昆明市的22.2%(2012年數(shù)據(jù))。根據(jù)以上參數(shù),估算滇池的旅游價值為90.68×108元/a。

3.1.10 生態(tài)系統(tǒng)服務總價值

根據(jù)以上計算結果,滇池的生態(tài)系統(tǒng)服務價值總量為386.55×108元/a,其中氣候調節(jié)、旅游休閑和蓄水等3項功能是滇池生態(tài)系統(tǒng)服務價值構成的主體,占比92.5%(表1)。與已有滇池生態(tài)服務價值相關研究相比[41],本文結果偏大,其主要原因是本文計算的氣候調節(jié)和蓄水等2項生態(tài)服務價值,在文獻41中未予考慮,而這2項的貢獻率約占70%。

表1 滇池生態(tài)系統(tǒng)服務價值構成

3.2 湖泊污染經濟損失評估

3.2.1 流域內經濟損失

牛欄江-滇池補水工程平均每年向滇池補水5.66×108m3/a,滇池2000—2014年平均水華面積為256.15 km2[41],根據(jù)滇池生態(tài)補水和除藻費用計算公式,得到滇池水污染造成的年均流域內經濟損失為13.23×108元/a。

3.2.2 流域外經濟損失

滇池湖水通過?？诤舆M入流域下游的螳螂川,根據(jù)云南省地表水環(huán)境功能區(qū)劃(2010—2020),螳螂川的中灘閘門至富民大橋段為農業(yè)用水和景觀用水區(qū),水質類別目標為V類。然而,2006—2015年期間滇池出流水質為劣V類,因此滇池向下游地區(qū)超標輸送了污染物。

圖4 2006—2015年滇池氮磷超標輸出負荷量Fig.4 Excess nutrients export of Lake Dianchi from 2006 to 2015

根據(jù)2006—2015年的流量和水質監(jiān)測數(shù)據(jù),核算出滇池通過?？诤酉滦沟腡N和TP年均達到1149.47 t/a和81.92 t/a(西園隧道出水用作工業(yè)供水,在此不作計算),而達標情況下輸出的TN和TP應該分別為239.51 t/a和11.98 t/a。因此滇池每年向下游超標輸送了TN 909.96 t/a,TP 69.95 t/a。2006—2015年滇池逐年超標輸出的氮磷負荷如圖4所示。

滇池的總氮和總磷超標將分別產生5.91×108m3/a和9.99×108m3/a的灰水足跡,根據(jù)外流域污染經濟損失計算公式,得到滇池對下游造成的污染經濟損失為2.00×108元/a。

3.2.3 流域總體經濟損失

根據(jù)流域內外經濟損失評估結果顯示,滇池由于水污染造成的年均總損失為15.23×108元/a,按面積計算為507.62萬元/km2。從損失構成來看,滇池污染對流域內的影響高于流域外,流域內的損失占總損失量的86.9%(表2)。滇池水環(huán)境改善將有利于降低對流域內外的經濟損失,特別是流域內。

表2 滇池水污染損失構成

3.3 湖泊凈生態(tài)系統(tǒng)服務價值

圖5 滇池凈生態(tài)系統(tǒng)服務價值Fig.5 Net ecosystem services values of Lake Dianchi

從生態(tài)系統(tǒng)服務的正向效益看,滇池每年可提供的生態(tài)系統(tǒng)服務價值量為386.55×108元/a。然而,由于嚴重的水污染問題,滇池對流域內經濟社會發(fā)展造成了一定的負擔,產生了生態(tài)補水和藻類去除費用等負向影響,平均每年支出15.23×108元/a。綜合考慮正向效益和負向影響,滇池每年的凈生態(tài)系統(tǒng)服務價值為371.33×108元/a(圖5),導致生態(tài)系統(tǒng)服務價值降低3.9%。

4 結論

基于污染湖泊與經濟社會交互特征,本研究提出綜合考慮湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務價值和污染損失的凈生態(tài)系統(tǒng)服務價值的評估方法,并對污染嚴重的滇池開展了案例研究,得到如下結論：(1)2006—2015年滇池年均生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值為386.55×108元/a,嚴重污染導致滇池喪失供水功能,氣候調節(jié)、旅游和蓄水等成為滇池生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的主體；(2)滇池水污染對流域內和流域外經濟社會發(fā)展均造成了經濟損失,年均損失達到15.23×108元/a,占滇池生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的3.9%,其中水污染對流域內造成的損失占損失總量的86.7%；(3)綜合考慮湖泊生態(tài)系統(tǒng)對經濟社會的正向和負向影響,滇池的凈生態(tài)系統(tǒng)服務價值小于生態(tài)系統(tǒng)服務價值,為371.33×108元/a,占2015年流域GDP的11.7%。

本研究試圖綜合湖泊的生態(tài)服務與污染損失兩種效應,開展湖泊生態(tài)系統(tǒng)對經濟社會的綜合影響評估。相對于生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估,與本研究主題直接相關的湖泊污染損失研究較少,可借鑒的方法與參數(shù)有限,本研究僅提出一種評估思路,尚未充分考慮污染造成的多種經濟損失項目,今后的研究需要進一步完善污染損失核算內容。此外,由于湖泊生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)存在年際和年內波動,時間尺度的選取對計算結果可能產生影響。本研究雖根據(jù)可得的數(shù)據(jù)進行了多年平均處理,但部分數(shù)據(jù)的時間序列長度有限,難以規(guī)避趨勢性變化因素。建議在數(shù)據(jù)量充足的條件下,盡可能使用多年平均數(shù)據(jù)或趨勢剔除等方法,獲得能夠反映生態(tài)系統(tǒng)平均或穩(wěn)定狀態(tài)的參數(shù)。