综述:华北平原白洋淀流域浅层和深层地下水中硝酸盐主导的多受体环境风险与PMF源解析:多尺度管理的启示

《Water》:Nitrate-Dominated Multi-Receptor Environmental Risks and PMF Source Apportionment in Shallow and Deep Groundwater of the Baiyangdian Lake Basin, North China Plain: Implications for Multi-Scale Management

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月12日 来源:Water 3.5

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  水生生态系统日益受到人类活动和气候变化的威胁,导致其以服务形式向自然和社会提供的价值发生损失。这些损失的价值仍未得到充分理解,且评估方法多种多样。本研究的目标是汇编并综合学术界在生态系统服务(ESs)背景下对水质进行经济价值评估所采用的不同方法。为此,研究人员

  
水生生态系统日益受到人类活动和气候变化的威胁,导致其以服务形式向自然和社会提供的价值发生损失。这些损失的价值仍未得到充分理解,且评估方法多种多样。本研究的目标是汇编并综合学术界在生态系统服务(ESs)背景下对水质进行经济价值评估所采用的不同方法。为此,研究人员使用SCOPUS数据库、基于专家的审查工具以及内容分析和综合,开展了一项系统性文献综述。结果表明,该主题的大多数研究来自北半球,并倾向于使用调节与维持服务(ESs)(尤其是生物修复和淡水化学调节)和文化服务(尤其是主动休闲)作为指标来评估水质。大多数研究开展了初步估值研究,其中陈述偏好方法最为常见;单位价值转移也常被使用。这些发现表明,南半球国家对水质价值的理解存在欠缺,并指出可能存在对实用但具有潜在偏差的估值方法的过度依赖。
1. Introduction
人类活动促进社会经济发展,但导致全球生态系统数量和质量下降,并被气候变化影响进一步加剧。这种损失不仅是自然损失,也通过丧失生态系统服务(ESs)对人类社会构成重大风险。水作为生态系统的关键组成部分,其质量(如盐度、营养物浓度、温度、酸度等)能够调节物质通量、维持生物多样性和生态功能,同时决定生态系统提供的服务类型。尽管水质价值评估日益受到决策者关注,但缺乏标准化框架,且常局限于直接使用价值估算,可能低估水质的真实环境与经济价值。为此,本研究旨在系统梳理学术界评估水质货币生态系统服务价值的方法。

2. Methodology
2.1 Literature Search and Analysis
本研究遵循PRISMA指南开展系统性文献综述。检索于2024年12月2日在Scopus数据库进行,使用搜索字符串“ecosystem service*” AND “valuat*” AND (“water quality” OR “water pollut*”)。初步获得315项结果,经语言和文献类型过滤后剩261篇,进一步筛选后最终纳入130篇相关研究。另通过Web of Science验证了Scopus的覆盖度。筛选和分析过程中,由多名研究者交叉核对以减少偏差。

2.2 Concept Definition
2.2.1 Biomes
基于Corine Land Cover(CLC)分类,并结合实际需要,定义了10种生物群落:蓝绿基础设施(BGI)、农业生态系统、森林、湿地和沼泽、河流和溪流、湖泊和池塘、河口、沿海和海洋、地下水以及混合生物群落。

2.2.2 Scale of Analysis
将研究的空间尺度分为四类:局部(Local)、区域(Regional)、国家(National)、大陆(Continental),以及少见的未指定(Unspecified)尺度。

2.2.3 Water Quality Focus
区分了主要聚焦于水质价值评估的研究(若标题、摘要或引言明确以水质为主要议题),以及将水质作为更广泛生态系统服务评估的一部分的研究。

2.2.4 Water Quality Indicators
将文献中出现的水质参数归为17个组,包括氮、磷、盐度和溶解固体、沉积物和悬浮固体、氧、藻类、生态、水美学、有机质、微生物污染物、碳、温度、农药、重金属、pH、有毒污染物以及“其他”类指标。

2.2.5 Ecosystem Services
采用欧洲环境署的通用国际生态系统服务分类(CICES 5.1)框架,将生态系统服务分为供给服务、调节与维持服务和文化服务三大类。

2.2.6 Monetary Valuation Methods
将货币估值方法(MVM)分为三类:市场价值法(含直接市场定价、生态系统服务付费、生产函数、避免成本、替代成本、缓解/恢复成本)、偏好基础法(含旅行成本、特征定价、条件价值评估、选择实验)和价值转移法(含单位价值转移、价值函数转移、元分析函数转移)。

3. Results
3.1 Setting and Source
水质生态系统服务价值研究自2007年开始出现,2017–2021年间数量激增(从10篇增至19篇),2022年后降至每年6–8篇。130篇研究来自33个国家,其中美国(28篇)、中国(21篇)和加拿大(8篇)为主要贡献者。北半球研究占主导,南半球贡献不足12%。案例研究多发生在发表国内,但也有跨区域案例。

3.2 Biome and Scale
共识别出10种生物群落,合计出现140次。最常见的是混合生物群落(19%),其次为河流和溪流(18%)、湿地和沼泽(17%)、沿海和海洋(15%)。约92%的研究只评估一种生物群落。尺度方面,50%的研究采用区域尺度,41%采用局部尺度,国家和大陆尺度合计仅约7%。

3.3 Water Quality Focus
130项研究中,62项(48%)将水质作为主要研究焦点,其余68项(52%)将水质纳入更广泛的评估。水质参数方面,氮和磷组出现频率最高(分别为35%和25%的研究),其次为盐度和溶解固体(14%)、沉积物和悬浮固体(13%)、氧(13%)等。值得注意的是,53项研究(40.7%)未使用任何具体理化或生态参数。

3.4 Ecosystem Services
大多数研究(109项,约84%)评估了调节与维持服务,39项(30%)评估文化服务,31项(24%)评估供给服务。共识别出21种不同生态系统服务,累计评估次数为217次。其中,淡水化学调节(54次)和生物修复(38次)占调节服务总次数的69%,也是总体最常评估的服务。供给服务中,地表水饮用水供给(15次)最常见;文化服务中,主动休闲(31次)占绝对多数。

3.5 Monetary Valuation Methods
文献中使用了13种不同货币估值方法,共应用165次。81%的研究采用初级估值方法,其中陈述偏好方法(条件价值评估29次、选择实验28次)最为频繁;成本型市场价值法(避免成本19次、替代成本17次、缓解/恢复成本10次)次之;价值转移方法出现在34项研究中(单位价值转移28次)。揭示偏好方法较罕见(旅行成本7次、特征定价1次)。

4. Discussion
研究发现,2021年后研究数量下降可能与新冠疫情造成的发表延迟和资助转移有关。地理分布严重偏向北半球,导致南半球特别是非洲、南美洲和大洋洲的环境类型代表性不足,这可能影响全球水质价值评估知识的可转移性。混合生物群落的高频出现反映了区域尺度综合评估的偏好,但可能降低计算特异性。水质参数仍以氮磷营养物为主,但重金属、农药和药物类新兴污染物较少被纳入,值得未来关注。调节与维持服务在评估中占主导,且其中影响水质的服务(如淡水化学调节、生物修复)与被水质影响的服务(如主动休闲)各占约一半,说明水质与生态系统服务之间存在双向关联。估值方法上,初级估值方法占多数,但陈述偏好方法可能存在假设偏差;揭示偏好和直接市场价值方法应用较少。热图分析显示,淡水化学调节常用于混合生物群落、农业生态系统、森林、湿地和河流等;主动休闲服务则与河流、湖泊、沿海等生物群落密切相关。

5. Conclusions
本研究系统综述了130项关于水质货币生态系统服务价值的研究,揭示了北半球主导的地理偏见,以及发展中国家和南半球地区研究覆盖不足的问题。生物群落和尺度多样性较高,但水质参数仍集中于营养物污染。调节与维持服务是评估重点,但文化和供给服务也有一定应用。初级估值方法广泛使用,尤其以陈述偏好为主,但价值转移方法也占相当比例。本研究仅检索Scopus数据库和期刊论文,可能遗漏部分相关文献;未来计划通过元分析进一步综合这些研究的定量结果。本综述可为环境科学和经济学领域的研究者及实践者提供方法论参考,有助于改善水质管理和政策制定。
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