一种人工湿地生态系统服务价值评估技术技术方案

本发明专利技术名称为一种人工湿地生态系统服务价值评估技术，属于环境工程和废水处理工程领域。本发明专利技术针对当前人工湿地生态系统服务价值评估技术的不足，从评估人工湿地的生态价值着手，按照湿地系统主要服务价值分类，构建涵盖自然资源和生态服务的生态价值评估框架体系，提出了一种经济学方法和能值等系统生态学方法相结合对人工湿地进行生态服务价值评估的技术。在充分考虑了用于污水处理的人工湿地具有的特性的基础上，提出全新的分类方法，并区分本地资源和外地资源投入。在对人工湿地生态系统的服务价值进行核算同时，本发明专利技术还使用能值的分析方法对该系统持续运营的能力进行评估。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境工程和废水处理工程领域，涉及一种采用能值实现人工湿地污水处理评估的物质能量核算技术。
技术介绍
尽管湿地的功能逐渐被人类认识，对湿地的保护也日益受到重视，但是湿地仍然面临着严重的破坏与退化之威胁。尤其是近年来随着工农业的迅猛发展、人口的大幅增加和城市化进程的不断加快，人类对湿地的开发利用更是盲目过度，导致湿地的数量和质量急剧下降。自1990年以来，全世界50%以上的湿地消失了 ；美国本土经过200年的开发，湿地面积减少了 53% ;我国围垦湖泊面积达130万hi^，超过现今五大淡水湖面积之和；我国若尔盖湿地面积从建国初期以来减少了 70%。在湿地生态系统遭到空前冲击与破坏、湿地生态系统服务功能迅速衰退的情势下，重新审视湿地生态系统服务功能并进行价值评估，可以为湿地的合理开发与管护、湿地资源的可持续利用提供借鉴依据。 人工湿地是由人工建造和管理的与沼泽地类似的湿地系统，将污水有控制地投配到经人工构造的湿地表面或底层，污水在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、植物和微生物等物理、化学、生物三重协同作用而进行水处理的一种类自然人工处理系统。对人工湿地的生态服务价值核算对进行有效的湿地管理和经济运行具有重要的现实意义。传统的湿地生态服务价值评估主要采用资源价值评估，基于既定局部短期利益，较少考虑全局和长远利益以追求整体生态效益最大化。 Costanza et al. (1997)提出生态系统的服务价值和产生此价值的自然资本积累 应作为全球经济总价值的一部分，并对包括湿地在内的全球海洋陆地16种生态群落的17 类功能和服务价值进行了估算。主要采用直接或间接地对生态系统服务的意愿支付的估 计，包括生态系统服务向产品提供支付一定价值，以及提供非市场性的美学价值、存在价值 和保护价值等。这一研究集中于评估自然生态系统，可作为标准湿地，对于人工湿地生态 系统的研究具有重要的参考意义。万树文等(2000)运用能值分析方法，通过对盐城自然保 护区人工湿地两种典型的利用方式(建立以招鸟为目的的水禽湖或围滩蓄淡养鱼)的能 值分析，分析其生态经济效益，并对其可持续发展提出建议。该研究主要从比较养殖对象的 角度，仅使用基础能值改变和净经济效益两个指标进行评估，没有涉及污水处理。Tong et al. (2007)提出了基于湿地服务特征的湿地价值分类体系，并对温州三洋湿地进行了生态 系统服务价值评估，指出其在人类活动的影响下已严重退化的事实。尽管采用环境经济学 模型考虑了人工湿地生态系统造成的外部性成本，但是作为一种典型的针对污水的生态处 理系统，仍需从系统生态学的角度对人工湿地生态系统的局部可持续性进行评估。西拉库 萨等(2008)应用能值分析方法分析和评价了意大利西西里岛污水处理的环境资源利用情 况，主要研究内容为分析人工湿地与传统污水处理厂相结合的复合式污水处理系统生产再 用水的效益成本比。 以上技术代表了湿地生态系统服务价值评估方法的发展进程，可以看到研究对象3由自然湿地到人工湿地，研究方法由经济学方法到系统生态学方法的转变。但同时还存在着很多不足之处，主要表现在没有形成完整系统的分类方法，能值分析中使用的评价指标体系不完善，没有考虑进行污水处理的人工湿地建设投入本地性等问题。 鉴于人工湿地污水处理系统作为一种自然生态处理系统具有独特的系统生态效益，本专利技术从评估人工湿地的生态价值着手，按照湿地系统主要服务价值分类，构建自然资源和生态服务的生态价值框架体系。采用经济学方法和改进的能值分析等生态学方法对人工湿地生态系统的生态服务重新进行了价值化核算，从而实现对人工湿地的生态服务价值评估。同时，本专利技术将核算结果与Costanza et al. (1997)研究的全球标准湿地和Tong etal. (2007)研究的三洋湿地的相应研究结果进行了比较。
技术实现思路
本专利技术针对当前人工湿地生态系统服务价值评估技术的不足，提出了一种经济学 方法和能值等系统生态学方法相结合对人工湿地进行生态服务价值评估的技术。本专利技术在 对人工湿地生态系统的服务价值进行经济学核算的同时，还使用能值的分析方法对该系统 持续运营和发展的能力进行评估。 本专利技术的主要目的在于克服当前人工湿地生态系统服务价值评估技术的缺陷，提供一种更为全面和有效的评估技术。与现有技术相比本专利技术具有以下特点 (1)本专利技术提出了全新的分类方法，构建了自然资源和生态服务的综合生态价值评估框架体系。(2)本专利技术在人工湿地生态系统服务价值评估中引入能值方法，建立全面的生态 系统服务指标体系，并基于生态系统服务价值对人工湿地系统的可持续性进行了评价。 (3)本专利技术针对人工湿地系统服务价值，在运用经济学和能值方法进行核算时充 分考虑了人工湿地所具有的特性，对本地资源投入和外地资源投入进行了明确辨识。附图说明 附图给出了本评估技术的系统原理图，图中对本专利技术的核算技术涉及的系统边 界、能量来源和转化过程做出描述。具体实施例方式以下详细说明本专利技术的核算原理和实施方式 首先，采用能值方法核算在典型人工湿地中能量和资源消费和环境支持，进行基 于体现太阳能的能值评价及相关的基于能值的指标计算(能值产出率，能制负载率，能值 可持续发展指标，净经济收益率，可更新百分率等)。进而通过能值指标分析评价人工湿地 的可持续性。具体步骤如下 (1)绘出能量系统图，描述系统边界、能量来源和转化过程。 (2)列出能值分析表(包含相关能量来源、能量流和产品)以计算各类别能源能量 流和转换值。(3)分析各能值指标，定量 评价人工湿地系统的可持续性。 实施例 北京某河流由于两岸居民生活废水排放，已经成为污水河。采用某人工湿地处理 生活污水排放后，水质基本达标。该人工湿地采用本专利技术进行生态服务价值核算，实施步骤 如下 (1)明确系统边界，确定能量来源为地化循环、降雨、风力和阳光，绘出能量系统 图，描述系统边界、能量来源和转化过程。(2)列出能治分析表，包含环境、本地原料、外地输入原料、湿地填充介质、废水、废水处理及人力服务与设施共计六个类别，计算各类别能源能量流和转换值。(3)分析能值产出率，能制负载率，能值可持续发展指标，净经济收益率，可更新百分率等16个基于能值的指标，对该人工湿地系统的可持续性作出定量评价。 结果表明，其生态系统服务价值大约相当于全球标准湿地和三洋湿地服务价值的几十倍和几百倍。此外，从生态服务价值的组成来说，标准湿地以灾害调控、污染物处理和水供给为主，它们各自分别占其总生态服务价值的30%左右，而某人工湿地由于采用了有针对性的设计目标，其污染物处理的功能提供了总体生态系统服务价值的99%以上，这也说明了可以通过对人造生态系统的独特的设计来获取人们最需要的生态系统服务功能。权利要求一种用于人工湿地生态系统服务价值评估的技术，将经济学方法和能值等系统生态学方法相结合。2. 提出全新的分类方法，构建包含自然资源和生态服务的综合生态系统服务价值评估 框架。3 对本地资源和外地资源投入进行明确辨识，将涵盖生过程投入和资源消耗的能值方 法应用于人工湿地污水处理过程的生态设计和评价。全文摘要本专利技术名称为一种人工湿地生态系统服务价值评估技术，属于环境工程和废水处理工程领域。本专利技术针对当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于人工湿地生态系统服务价值评估的技术，将经济学方法和能值等系统生态学方法相结合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志峰，陈彬，齐静，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]