專利名稱：一種人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程和廢水處理工程領(lǐng)域，涉及一種采用能值實現(xiàn)人工濕地污水
處理評估的物質(zhì)能量核算技術(shù)。
背景技術(shù)：
盡管濕地的功能逐漸被人類認(rèn)識，對濕地的保護(hù)也日益受到重視，但是濕地仍然
面臨著嚴(yán)重的破壞與退化之威脅。尤其是近年來隨著工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展、人口的大幅增加
和城市化進(jìn)程的不斷加快，人類對濕地的開發(fā)利用更是盲目過度，導(dǎo)致濕地的數(shù)量和質(zhì)量
急劇下降。自1990年以來，全世界50%以上的濕地消失了 ；美國本土經(jīng)過200年的開發(fā)，濕
地面積減少了 53% ;我國圍墾湖泊面積達(dá)130萬hi^，超過現(xiàn)今五大淡水湖面積之和；我國
若爾蓋濕地面積從建國初期以來減少了 70%。在濕地生態(tài)系統(tǒng)遭到空前沖擊與破壞、濕地
生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能迅速衰退的情勢下，重新審視濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能并進(jìn)行價值評估，
可以為濕地的合理開發(fā)與管護(hù)、濕地資源的可持續(xù)利用提供借鑒依據(jù)。 人工濕地是由人工建造和管理的與沼澤地類似的濕地系統(tǒng)，將污水有控制地投配
到經(jīng)人工構(gòu)造的濕地表面或底層，污水在沿一定方向流動的過程中，主要利用土壤、植物和
微生物等物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用而進(jìn)行水處理的一種類自然人工處理系統(tǒng)。對人工
濕地的生態(tài)服務(wù)價值核算對進(jìn)行有效的濕地管理和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)的
濕地生態(tài)服務(wù)價值評估主要采用資源價值評估，基于既定局部短期利益，較少考慮全局和
長遠(yuǎn)利益以追求整體生態(tài)效益最大化。 Costanza et al. (1997)提出生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值和產(chǎn)生此價值的自然資本積累 應(yīng)作為全球經(jīng)濟(jì)總價值的一部分，并對包括濕地在內(nèi)的全球海洋陸地16種生態(tài)群落的17 類功能和服務(wù)價值進(jìn)行了估算。主要采用直接或間接地對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的意愿支付的估 計，包括生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)向產(chǎn)品提供支付一定價值，以及提供非市場性的美學(xué)價值、存在價值 和保護(hù)價值等。這一研究集中于評估自然生態(tài)系統(tǒng)，可作為標(biāo)準(zhǔn)濕地，對于人工濕地生態(tài) 系統(tǒng)的研究具有重要的參考意義。萬樹文等(2000)運(yùn)用能值分析方法，通過對鹽城自然保 護(hù)區(qū)人工濕地兩種典型的利用方式(建立以招鳥為目的的水禽湖或圍灘蓄淡養(yǎng)魚)的能 值分析，分析其生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益，并對其可持續(xù)發(fā)展提出建議。該研究主要從比較養(yǎng)殖對象的 角度，僅使用基礎(chǔ)能值改變和凈經(jīng)濟(jì)效益兩個指標(biāo)進(jìn)行評估，沒有涉及污水處理。Tong et al. (2007)提出了基于濕地服務(wù)特征的濕地價值分類體系，并對溫州三洋濕地進(jìn)行了生態(tài) 系統(tǒng)服務(wù)價值評估，指出其在人類活動的影響下已嚴(yán)重退化的事實。盡管采用環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué) 模型考慮了人工濕地生態(tài)系統(tǒng)造成的外部性成本，但是作為一種典型的針對污水的生態(tài)處 理系統(tǒng)，仍需從系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的角度對人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的局部可持續(xù)性進(jìn)行評估。西拉庫 薩等(2008)應(yīng)用能值分析方法分析和評價了意大利西西里島污水處理的環(huán)境資源利用情 況，主要研究內(nèi)容為分析人工濕地與傳統(tǒng)污水處理廠相結(jié)合的復(fù)合式污水處理系統(tǒng)生產(chǎn)再 用水的效益成本比。 以上技術(shù)代表了濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估方法的發(fā)展進(jìn)程，可以看到研究對象
3由自然濕地到人工濕地，研究方法由經(jīng)濟(jì)學(xué)方法到系統(tǒng)生態(tài)學(xué)方法的轉(zhuǎn)變。但同時還存在
著很多不足之處，主要表現(xiàn)在沒有形成完整系統(tǒng)的分類方法，能值分析中使用的評價指標(biāo)
體系不完善，沒有考慮進(jìn)行污水處理的人工濕地建設(shè)投入本地性等問題。 鑒于人工濕地污水處理系統(tǒng)作為一種自然生態(tài)處理系統(tǒng)具有獨(dú)特的系統(tǒng)生態(tài)效
益，本發(fā)明從評估人工濕地的生態(tài)價值著手，按照濕地系統(tǒng)主要服務(wù)價值分類，構(gòu)建自然資
源和生態(tài)服務(wù)的生態(tài)價值框架體系。采用經(jīng)濟(jì)學(xué)方法和改進(jìn)的能值分析等生態(tài)學(xué)方法對人
工濕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)重新進(jìn)行了價值化核算，從而實現(xiàn)對人工濕地的生態(tài)服務(wù)價值
評估。同時，本發(fā)明將核算結(jié)果與Costanza et al. (1997)研究的全球標(biāo)準(zhǔn)濕地和Tong et
al. (2007)研究的三洋濕地的相應(yīng)研究結(jié)果進(jìn)行了比較。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對當(dāng)前人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估技術(shù)的不足，提出了一種經(jīng)濟(jì)學(xué) 方法和能值等系統(tǒng)生態(tài)學(xué)方法相結(jié)合對人工濕地進(jìn)行生態(tài)服務(wù)價值評估的技術(shù)。本發(fā)明在 對人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值進(jìn)行經(jīng)濟(jì)學(xué)核算的同時，還使用能值的分析方法對該系統(tǒng) 持續(xù)運(yùn)營和發(fā)展的能力進(jìn)行評估。 本發(fā)明的主要目的在于克服當(dāng)前人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估技術(shù)的缺陷，提
供一種更為全面和有效的評估技術(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn) (1)本發(fā)明提出了全新的分類方法，構(gòu)建了自然資源和生態(tài)服務(wù)的綜合生態(tài)價值
評估框架體系。
(2)本發(fā)明在人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估中引入能值方法，建立全面的生態(tài) 系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)體系，并基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值對人工濕地系統(tǒng)的可持續(xù)性進(jìn)行了評價。
(3)本發(fā)明針對人工濕地系統(tǒng)服務(wù)價值，在運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)和能值方法進(jìn)行核算時充 分考慮了人工濕地所具有的特性，對本地資源投入和外地資源投入進(jìn)行了明確辨識。


附圖給出了本評估技術(shù)的系統(tǒng)原理圖，圖中對本發(fā)明的核算技術(shù)涉及的系統(tǒng)邊 界、能量來源和轉(zhuǎn)化過程做出描述。
具體實施例方式以下詳細(xì)說明本發(fā)明的核算原理和實施方式 首先，采用能值方法核算在典型人工濕地中能量和資源消費(fèi)和環(huán)境支持，進(jìn)行基 于體現(xiàn)太陽能的能值評價及相關(guān)的基于能值的指標(biāo)計算(能值產(chǎn)出率，能制負(fù)載率，能值 可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)，凈經(jīng)濟(jì)收益率，可更新百分率等)。進(jìn)而通過能值指標(biāo)分析評價人工濕地 的可持續(xù)性。具體步驟如下 (1)繪出能量系統(tǒng)圖，描述系統(tǒng)邊界、能量來源和轉(zhuǎn)化過程。 (2)列出能值分析表(包含相關(guān)能量來源、能量流和產(chǎn)品)以計算各類別能源能量 流和轉(zhuǎn)換值。
(3)分析各能值指標(biāo)，定量 評價人工濕地系統(tǒng)的可持續(xù)性。
實施例
北京某河流由于兩岸居民生活廢水排放，已經(jīng)成為污水河。采用某人工濕地處理 生活污水排放后，水質(zhì)基本達(dá)標(biāo)。該人工濕地采用本發(fā)明進(jìn)行生態(tài)服務(wù)價值核算，實施步驟 如下 (1)明確系統(tǒng)邊界，確定能量來源為地化循環(huán)、降雨、風(fēng)力和陽光，繪出能量系統(tǒng) 圖，描述系統(tǒng)邊界、能量來源和轉(zhuǎn)化過程。
(2)列出能治分析表，包含環(huán)境、本地原料、外地輸入原料、濕地填充介質(zhì)、廢水、廢
水處理及人力服務(wù)與設(shè)施共計六個類別，計算各類別能源能量流和轉(zhuǎn)換值。
(3)分析能值產(chǎn)出率，能制負(fù)載率，能值可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)，凈經(jīng)濟(jì)收益率，可更新百
分率等16個基于能值的指標(biāo)，對該人工濕地系統(tǒng)的可持續(xù)性作出定量評價。 結(jié)果表明，其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值大約相當(dāng)于全球標(biāo)準(zhǔn)濕地和三洋濕地服務(wù)價值的
幾十倍和幾百倍。此外，從生態(tài)服務(wù)價值的組成來說，標(biāo)準(zhǔn)濕地以災(zāi)害調(diào)控、污染物處理和
水供給為主，它們各自分別占其總生態(tài)服務(wù)價值的30%左右，而某人工濕地由于采用了有
針對性的設(shè)計目標(biāo)，其污染物處理的功能提供了總體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的99%以上，這也
說明了可以通過對人造生態(tài)系統(tǒng)的獨(dú)特的設(shè)計來獲取人們最需要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。
權(quán)利要求
一種用于人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的技術(shù)，將經(jīng)濟(jì)學(xué)方法和能值等系統(tǒng)生態(tài)學(xué)方法相結(jié)合。
2. 提出全新的分類方法，構(gòu)建包含自然資源和生態(tài)服務(wù)的綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估 框架。
3 對本地資源和外地資源投入進(jìn)行明確辨識，將涵蓋生過程投入和資源消耗的能值方 法應(yīng)用于人工濕地污水處理過程的生態(tài)設(shè)計和評價。
全文摘要
本發(fā)明名稱為一種人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估技術(shù)，屬于環(huán)境工程和廢水處理工程領(lǐng)域。本發(fā)明針對當(dāng)前人工濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估技術(shù)的不足，從評估人工濕地的生態(tài)價值著手，按照濕地系統(tǒng)主要服務(wù)價值分類，構(gòu)建涵蓋自然資源和生態(tài)服務(wù)的生態(tài)價值評估框架體系，提出了一種經(jīng)濟(jì)學(xué)方法和能值等系統(tǒng)生態(tài)學(xué)方法相結(jié)合對人工濕地進(jìn)行生態(tài)服務(wù)價值評估的技術(shù)。在充分考慮了用于污水處理的人工濕地具有的特性的基礎(chǔ)上，提出全新的分類方法，并區(qū)分本地資源和外地資源投入。在對人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值進(jìn)行核算同時，本發(fā)明還使用能值的分析方法對該系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)營的能力進(jìn)行評估。
文檔編號C02F3/32GK101767878SQ201010000509
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月11日
發(fā)明者楊志峰, 陳彬, 齊靜 申請人:北京師范大學(xué)