简谈即墨市第五中学人工湿地环境经济价值核算及可持续性评价论文
人工湿地污水处理系统具有建设成本低、耗能少、维护方便、美化环境和可实现废水资源化等特点，被广泛应用于废水处理以及水体生态修复工程。60年代中期，有学者提出了根区理论(root-zonemethod，RZM)，标志着人工湿地正式进入水污染控制领域。截止2010年，中国规模化的人工湿地工程数量已达到400多项。关于人工湿地污水处理系统已有的研究主要集中在人工湿地净化机理、影响因素、设计与运行参数的相关性等方面。相对来说，对人工湿地污水处理系统环境经济价值核算和可持续性水平的研究较少。
对人工湿地污水处理系统的环境经济价值核算包括环境容量价值、资源价值和社会价值;研究方法主要有影子工程法和意愿调查法等方法。目前，对人工湿地污水处理系统可持续水平的研究相对较成熟，研究区域已经拓展到森林、农业和海洋等自然生态系统，但研究重点仍以大尺度的自然生态系统可持续性评价为主，对单一生态工程等小尺度的可持续性评价较少。
目前，能值分析法已经被用来评价城市、农业、湿地保护区和污水处理厂等多种生态系统。本研究以山东省青岛市即墨市第五中学人工湿地污水处理系统为研究对象，运用能值分析法，对其进行了环境经济价值核算和可持续性评价。基于能值理论基础，改进了人工湿地污水处理系统环境经济价值核算体系，在此基础上，核算了系统的能值投入、环境经济价值和相关能值指标，进一步探讨了系统的可持续性，以期为人工湿地可持续性水平的定量评价提供一定的参考。
1材料和方法
1.1研究区
即墨市第五中学人工湿地位于即墨市东端(3630'33.76"N，12049'58.23"E)，该系统建于2013年6月，由预处理系统和湿地处理单元组成，污水处理量为200m3/d，占地面积300m2。进水中的化学需氧量、五日生化需氧量、固体悬浮物、硝态氮和磷酸盐的质量浓度分别为320mg/L、180mg/L、220mg/L、35mg/L和1.8mg/L;出水中的上述指标质量浓度分别为45mg/L、15mg/L、30mg/L、9mg/L和0.4mg/L;经过人工湿地污水处理系统处理后，上述指标的去除率分别为85.9%、91.7%、86.4%、74.3%和77.8%，污水处理系统运行的周期以20a计算。该处理系统的出水水质符合《山东省半岛流域水污染综合排放标准》(DB37/676—2007)。
1.2方法
能值分析法充分考虑了无法货币化的自然资源对生态系统的重要贡献，不同种类能量之间等级和质的差异性，以及价格受市场影响产生波动等问题，有利于反映研究系统真实的服务价值变化。
根据能值理论，绘制了即墨市第五中学人工湿地污水处理系统的能量流动图。太阳能、潮汐能和地热能每年投入到生物圈总的能值被称为全球能值基线本研究采用的能值基线为1.583×1025sej/a。为使得单位能值价值之间具有可比性，采用9.44×1024sej/a计算得到的单位能值价值乘以1.68(15.83/9.44)，进行换算。
2结果和分析
2.1人工湿地污水处理系统的能量流动
系统能值总投入为1.91×1018sej/a。在环境可更新资源中，雨水(化学能)的能值(4.92×1013sej/a)是最大的，为避免重复计算，只将雨水(化学能)纳入到核算体系中。产品和服务等购入资源的能值投入为1.25×1017sej/a，仅占能值总投入的6.54%。这表明，人工湿地污水处理系统对外部资源的依赖性较小，对当地资源的利用率较高。
2.2系统环境经济价值核算
2.2.1核算系统的改进
人工湿地污染处理系统的价值体系与一般的环境资源存在差异。根据现有的价值体系，系统的总价值分为环境经济价值和成本价值。环境经济价值分为环境容量价值、资源价值和社会价值。成本价值包括建设成本和维护成本[14]。由于目前评估方法的局限性，进行系统环境经济价值核算时，主要通过公众对进、出水的支付意愿和当地产品的市场价值进行计算。这样会产生如下问题：①人们的主观判断受到当地经济发展条件的影响(主观性);②在不同地区的消费水平是不同的(区域性)。这会使得不同区域的系统环境经济价值存在偏差，计算过程标准不一致，结果不具有可比性。
根据能值理论，将货币、器械、电能等不同种类的物质和服务，通过能值转换率统一到同一单位进行分析。其中，资源价值、社会价值、维护成本和建设成本价值的界定与以往研究一致。资源价值是指人工湿地污水处理系统产出物及中水的价值;社会价值是指人工湿地污水处理系统的景观美学和科普价值;维护价值指的是系统正常运行所需要的成本价值;建设成本价值是指系统各种构筑物和原有环境使用费用的成本价值。根据环境容量价值，在该系统中将其确定为化学需氧量、五日生化需氧量、固体悬浮物、硝态氮和磷酸盐等污染物最大量的价值。改进的环境经济价值核算体系具体到不同的物质或服务本身的价值，避免了以往研究中存在的主观性和区域性等问题。
2.2.2价值计算
本研究系统环境经济价值的能值为3.24×1018sej/a。其中，环境容量价值为1.43×1018sej/a，占总环境经济价值的44%。容纳的化学需氧量、五日生化需氧量、固体悬浮物、硝态氮和磷酸盐的价值能值分别为2.89×1017sej/a、4.50×1017sej/a、5.57×1017sej/a、1.11×1017sej/a和1.94×1016sej/a，表明了该系统容纳污染物的能力较强，即污染物的去除率高。
本研究中，种植植物的产量很低，其经济价值可以忽略。资源价值，即中水的价值为1.81×1018sej/a，占总环境经济价值的56%。这表明中水资源是环境经济价值的主要组成部分。这与NelsonM的研究结果一致。污水是一种潜在的、有价值的可再生自然资源。它们包含支撑人工湿地、传统污水处理系统等生产性生态服务所需要的营养物质和水。
2.3系统的'可持续性评价
2.3.1可持续性相关指标
基于能值分析理论，计算出能值产出率(EYR)、环境负载率(ELR)和能值可持续指数(ESI)等能值指标，以评估系统对环境的影响、生态经济效益和可持续发展水平等。
本研究中，人工湿地污水处理系统的可持续性指数为214.86，这是因为其环境负载率较低，而能值产出率较高。表明该系统对环境的影响小，且可持续性较好。
2.3.2与相关研究系统的比较分析
对本研究中的人工湿地污水处理系统与其它系统进行比较，可以看出该系统的优越性。C系统和D系统的可持续性指数高于A系统，这表明，人工湿地污水处理系统的可持续性比传统污水处理系统高。人工湿地污水处理系统在整个周期内比传统污水处理系统购买的资源(电能、钢、设备等)的投入少，即其不依赖能质较高的物质材料。C系统和D系统的环境负载率比A系统小，这是因为A系统电力消耗较多，导致温室气体排放更多，对其他环境产生的压力也越大。但是，作为传统污水处理系统的B系统，其可持续性指数比C系统和D系统高，这是因为该系统采用中水回用系统，对环境负荷降低。
B系统和D系统的可持续性指数比C系统高，这表明B系统和D系统的环境可持续性更好。在B系统和D系统中，处理后的中水可继续被用于其它方面。这样既减少了环境压力，又增加了可利用的水资源量，对周围环境有明显的效益。D系统和C系统同样是人工湿地污水处理系统，而D系统的可持续性指数远高于C系统，这也进一步验证了上述结论。B系统和D系统的能值产出率高于C系统，这是因为B系统和D系统中水回收利用和节省的排污费，产生的货币能值之和比建设中水回用系统本身所需要的能值投入高。这也表明中水回用后，系统的可持续性得到了极大的改善。因此，中水回收利用是提高系统可持续性的有效手段，这与有的研究结果一致。
3结论
山东省青岛市的即墨市第五中学人工湿地污水处理系统的环境经济价值和经济效益分别为3.24×1018sej/a和3.11×1018sej/a，其成本与效益之比为1︰24.41，表明了人工湿地系统环境经济效益显著。
即墨市第五中学人工湿地污水处理系统的环境负载率和可持续性指数分别为0.07和214.86，表明其对环境影响很小，可持续性好;中水回用作为其关键影响因素，是提高系统可持续性的有效手段。与其它处理系统相比，作为当前污水处理和水体修复中的一项重要生态工程技术，人工湿地系统在建设、运行、维护过程中，其耗能更低，对环境的负荷更小，具有广阔的应用前景。
【简谈即墨市第五中学人工湿地环境经济价值核算及可持续性评价论文】相关文章：
1.简谈历史哲学论文