《Water》：Understanding the Monetary Value of Water Quality Through Ecosystem Service Valuation
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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，导致其以服务形式提供给自然和社会的价值发生损失。这些损失的价值仍未得到充分理解，且进行评估的方法多种多样。本研究的目标是汇总和综合学术界在水质经济价值评估中所采用的不同方法论体系，并将其置于生态系统服务（ESs）的
水生生态系统日益受到人类活动和气候变化的威胁，导致其以服务形式提供给自然和社会的价值发生损失。这些损失的价值仍未得到充分理解，且进行评估的方法多种多样。本研究的目标是汇总和综合学术界在水质经济价值评估中所采用的不同方法论体系，并将其置于生态系统服务（ESs）的背景下加以考察。为此，研究人员基于SCOPUS数据库、专家评审工具以及内容分析与综合方法，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类生态系统服务（尤其是生物修复和淡水化学调节）以及文化类生态系统服务（尤其是主动休闲）作为水质价值评估的代理指标。大多数研究开展了初级价值评估研究，其中陈述偏好方法最为常见；单位价值转移法也较为普遍。这些发现表明，南半球国家在水质价值方面的科学认知存在不足，并指出学术界可能存在对实用但具有潜在偏倚的估值方法的过度依赖。
**1. 引言**
人类活动在推动社会经济发展的同时，导致了全球生态系统数量与质量的下降，气候变化的影响进一步加剧了这一现象。这不仅构成巨大的自然损失，也因生态系统所提供的有益且往往至关重要的服务丧失而对人类社会构成显著风险。自然生态系统为人类提供从食物生产到温度调节、污染削减及心理健康维护等广泛效益，科学界以生态系统服务（ESs）概念统称这些自然惠益。若干生态系统服务分类体系已被建立，包括千年生态系统评估、生态系统与生物多样性经济学、环境经济核算系统及通用国际生态系统服务分类（CICES）。水对生态系统尤为重要，其数量与质量直接关系到生态系统功能及其服务供给。水质（如盐度、养分浓度、温度、酸度等属性）可通过调节物质通量、支持生物多样性及维持基本生态功能来塑造生态系统，同时也决定了生态系统所提供服务或损害服务的类型。尽管过去二十年间生态系统服务评估研究取得了长足发展，但将生态系统服务与人类福祉改善相联系仍十分困难，这也是将生态系统服务纳入决策的主要挑战之一。水质尤受公众高度重视，决策者对环境服务价值信息的需求日益增加。然而，水质价值评估尤为棘手：缺乏标准化评估框架，水质对其他生态系统服务的影响在时空上广泛分布且惠及不同受益群体，且往往需要海量可能难以获取的数据、难以精确刻画的服务制图或技术复杂的分析模型。此外，水质评估常局限于直接使用价值估算，这可能导致生态系统服务被低估，无法充分反映水质变化的真实环境与经济价值。以往研究在识别水质价值驱动因素及开发非市场估值方法方面已取得进展，但许多工具未能充分满足决策者的期望或实际需求。经济模型与生态或水文模型之间存在脱节，淡水与河口生态系统作为全球受威胁最严重的生态系统，在保护区政策中的代表性亦不足。支付意愿（WTP）方法虽常见于水质价值评估文献，但此类研究耗时且实施难度大，许多作者最终依赖价值转移方法，导致部分地理区域缺乏初级估值研究。为此，本研究旨在依照PRISMA指南开展系统性文献综述，利用SCOPUS数据库、专家评审工具及内容分析与综合方法，汇编并分析科学界用以确定水质货币生态系统服务价值的方法体系，涵盖所有货币估值方法类别、水生生态系统类型（包括淡水、咸水和半咸水系统）及作为价值指标使用的生态系统服务。
**2. 方法论**
**2.1 文献搜索与分析**
本研究采用系统性文献综述与分析方法，遵循PRISMA指南实施。文献检索于2024年12月2日在Scopus科学数据库中进行，研究问题为："科学界如何评估水质的货币生态系统服务价值？"检索字符串为"ecosystem service*" AND "valuat*" AND ("water quality" OR "water pollut*")，未使用"economic"或"monetary"等术语以避免遗漏以经济评估为次要目标的研究。初步检索获得315条结果，经语言（英语）和文献类型（期刊论文）筛选后减至261篇。随后在Web of Science（WOS）数据库进行等价检索，结果显示WOS中不足4%的文献未出现在SCOPUS检索结果中，验证了后者在该主题上具有良好的文献覆盖率。两位研究人员对研究进行相关性筛选，对33%的研究进行交叉核对；最终排除127篇不符合标准的研究及4篇无法获取的研究，共130篇研究纳入分析。分析过程中，第一作者随机分析50%的研究样本，其余50%由5位作者平均随机分担；对第一作者分析的15%研究进行交叉核对，后者则对同事分析的全部研究进行核对。研究人员在稿件准备过程中使用大语言模型ChatGPT进行部分章节的校对编辑，并辅助开发用于生成图表的R语言代码（RStudio版本2025.05.0 Build 496）。
**2.2 概念定义**
**2.2.1 生物群系**
由于检索未限定特定生物群系或栖息地关键词，且并非所有作者都详细描述了案例研究所在的生物群系，本研究基于Corine Land Cover（CLC）分类建立了简洁的描述性生物群系类别，包括：蓝绿基础设施（BGI，相当于CLC 1.4.1绿色城市区域）；农业生态系统（相当于CLC 2农业区域，不含2.4.4农林交错区）；森林（相当于CLC 3.1森林及2.4.4农林交错区）；湿地和沼泽（相当于CLC 4.1湿地及5.2.1沿海泻湖）；河流和溪流（相当于CLC 5.1.1水道）；湖泊和池塘（相当于CLC 5.1.2水体）；河口（相当于CLC 5.2.2河口）；沿海和海洋（相当于CLC 5.2.3海洋）。另设地下水（含水层及所有地下水面）和混合生物群系（多个生物群系的集合研究，常见于流域尺度的评估）两个附加类别。其中5个生物群系被视为主要水生生物群系。
**2.2.2 分析尺度**
依据地理范围将研究分为四类：地方尺度（相对较小的区域，从城市公园到小型河口或湖泊）；区域尺度（大范围地域，常包含多个生物群系或完整流域）；国家尺度（全国范围评估）；大陆尺度（涵盖多个国家）；另有"未指定"类别，指未说明研究范围、基于假设案例的研究。
**2.2.3 水质关注度**
为区分以水质价值为主要研究目标的研究与将水质价值作为更全面评估组成部分的研究，本研究规定：若水质相关术语（如water quality、water pollution等）出现在标题中，或摘要和引言明确描述水质为主要研究主题，则该研究被视为以水质为主要关注点。
**2.2.4 水质指标**
由于水影响生态系统的众多组成部分，文献中使用了广泛的水质指标。本研究将这些参数按性质归为17个组别：氮组（总氮、溶解无机氮、硝态氮、氨氮、亚硝态氮等）；磷组（总磷、无机磷、磷酸盐等）；盐度和溶解固体组（电导率、溶解固体、氯化物、盐度等）；沉积物和悬浮固体组（总悬浮固体、沉积物损失量等）；氧组（溶解氧、化学需氧量、生物需氧量）；藻类组（叶绿素α、大型藻类、富营养化、藻华等）；生态组（生物指数、地表水生态状况、底栖大型无脊椎动物、鱼类指数、浮游生物、水下植物、底栖动物等）；水美学组（水清澈度、浊度、塞氏盘深度、水色、透明度）；有机质组（有机质、高锰酸盐指数）；微生物污染物组（粪便大肠菌群、隐孢子虫风险等）；碳组（碳去除、有机碳）；温度组（水温）；农药组（有机磷杀虫剂、杀菌剂、除草剂、有机氯农药）；重金属组（镉、铀、砷、银、铜、镍、铅、汞、锌、铬等）；pH组（pH和碱度）；有毒污染物组（多环芳烃、轻质原油、多氯联苯、石油、挥发性酚类、水杨酸、对羟基苯甲酸甲酯等）；其他组（硫酸盐、锶、锂、硼、水质指数等）。
**2.2.5 生态系统服务**
本研究采用欧洲环境署通用国际生态系统服务分类（CICES 5.1）的命名与分类体系，将生态系统服务分为三大类：供给服务（含植物纤维、野生食用动物、地表水饮用、地表水作为材料、地下水饮用、地下水作为材料）；调节与维持服务（含生物修复、过滤/固存、气味削减、侵蚀控制、水文循环调节、种群与栖息地维持、病虫害控制、淡水化学调节、盐水化学调节）；文化服务（含主动休闲、审美价值、被动休闲、神圣/宗教价值、遗赠价值）。仅在生态系统服务评估与水质货币价值评估相关联时才予以计数。
**2.2.6 货币估值方法**
基于De Groot的分类，本研究采用以下货币估值方法（MVM）类别：市场价值类，包括直接市场价值子类（生态系统服务付费（PES）、直接市场价格（DMP）、生产函数（PF））和基于成本的市场价值子类（避免成本（AC）、重置成本（RC）、缓解/恢复成本（MRC））；偏好类，包括显示偏好方法（旅行成本（TC）、特征价格法（HP））和陈述偏好方法（条件价值评估（CV）、选择实验（CE））；价值转移类，包括单位价值转移（UVT）、价值函数转移（VFT）和元分析函数转移（MFT）。
**3. 结果**
**3.1 背景与来源**
文献检索结果显示，水质生态系统服务价值研究自2007年起出现。2009至2016年间，该主题研究数量在每年2至8篇之间波动；2017至2021年间急剧增加，从2017年的10篇增至2021年的19篇；2022年起回落至每年6至8篇。空间分布方面，130篇研究发表于33个国家，美国（28篇）居首，其次为中国（21篇）和加拿大（8篇），三国是该主题论文发表的热点区域。排名前两位的国家合计占研究总量的38%以上，而18个国家（约54%）仅发表1至2篇。按大洲分组，欧洲各国的贡献合计与北美洲持平（各40篇）。非洲、南美洲和大洋洲的学术贡献合计不足研究总量的11%，南半球研究占比不足12%。多数研究以发表所在国为案例研究地点，84.6%的研究使用本国作为案例研究；仅16篇（约12.3%）完全以国外地区为研究对象。
**3.2 生物群系与尺度**
文献中共识别出10个生物群系，生物群系计数总和为140（部分研究评估两个生物群系），120篇（约92%）研究聚焦单一生物群系。最常见的生物群系为"混合生物群系"（19%的研究），多见于流域尺度的综合评估。其后依次为河流和溪流（约18%）、湿地和沼泽（约17%）、沿海和海洋环境（约15%）。湖泊和池塘、森林、农业生态系统的出现频率相近（各占9%至10%）。河口仅见于5%的研究，蓝绿基础设施和地下水更为罕见（各不足3%）。尺度分析显示，50%的研究采用区域尺度，41%采用地方尺度，仅5%和2%的研究分别采用国家尺度和大陆尺度。
**3.3 水质关注度**
130篇研究中，62篇（48%）直接以水质评估和价值评估为主要研究目标，其余68篇（52%）将水质价值作为更广泛生态系统服务与参数评估的组成部分。文献中共识别出80个独特水质参数，归为17个组别。氮和磷参数出现频率最高，分别见于35%和25%的研究中，常被统称为"养分污染"；盐度和溶解固体（14%）、沉积物和悬浮固体（13%）及氧（13%）次之；藻类（10%）和生态参数（10%）也可用于衡量水生生态系统健康；水美学参数见于9%的研究。有机质、微生物污染物、碳、重金属、农药、温度和pH等参数虽在水质研究中高度相关，但在水质价值评估文献中较为少见。有毒污染物、药物与化妆品及其他（无毒）类别包含新兴关注指标，仅极少数研究提及。53项研究（40.7%）未使用任何理化或生态参数，仅将水质作为主观参数提及。
**3.4 生态系统服务**
130篇分析研究中，绝大多数（109篇，约84%）评估了调节与维持类水质生态系统服务价值，39篇（30%）评估了文化服务，31篇（24%）评估了供给服务。经与CICES指南对应后，共识别出21种用于水质价值评估的独特生态系统服务，累计评估217次，平均每项研究评估约1.7种服务。调节与维持服务被评估133次（每项研究超过一次），文化服务47次，供给服务36次。供给服务中，与水资源供给相关的服务占该类计数75%，其中地表水用于饮用最为常见（15篇），其次为野生食用动物供给（鱼类，8篇）。调节与维持服务中，淡水化学调节（54次）和生物修复（38次）合计占该组69%，二者之和占全球生态系统服务总计数43%；种群与栖息地维持（14篇）和过滤/固存（11篇）亦较频繁。文化服务中，主动休闲服务最为普遍（31篇），其次为审美价值（10篇）和被动休闲（4篇），遗赠价值和神圣/宗教价值各有1篇。
**3.5 货币估值方法**
130篇研究中共使用13种不同货币估值方法，应用165次，平均每项研究1.28次。81%的研究（105篇）采用初级估值方法，其中偏好类方法见于48%（62篇）的研究，市场价值类方法见于35%（46篇）的研究；26%的研究采用属于次级估值的价值转移方法（在34篇研究中出现37次）。陈述偏好方法为最常出现的子类（57次），其中条件价值评估（29篇）和选择实验（28篇）分别位列使用频率第一和第二；显示偏好方法最为罕见（8次）。基于成本的市场价值方法出现46次，其中避免成本（19篇）、重置成本（17篇）和缓解/恢复成本（10篇）；直接市场价值方法出现17次，其中生态系统服务付费（8篇）、直接市场价格（6篇）和生产函数（3篇）。价值转移类中，单位价值转移（28篇）最为常用，元分析函数转移（5篇）和价值函数转移（4篇）较少见。
**4. 讨论**
关于研究的时间分布，2021年后研究数量下降出乎意料，可能与COVID-19大流行的后续影响有关，包括同行评审和出版延迟、资助转移、实地工作中断或合作减少等。研究的地理分布不均衡问题值得关注：北半球案例研究的优势可能导致南半球国家常见栖息地和生物群系的代表性不足，进而影响对这些地区水质价值的科学认知。这一问题在社会经济背景下尤为突出——大多数研究来自发达国家和具有重要全球经济地位的发展中国家（如中国、印度、巴西），而南美洲、非洲和大洋洲等学术代表性最低的地区包含提供全球重要生态系统服务的热带和亚热带雨林，这些国家缺乏水质生态系统服务价值数据可能妨碍环境保护管理策略的制定，引发对社会经济公正和环境保全的关切。生物群系方面，"混合生物群系"的普遍存在可由作者偏好区域尺度评估来解释，这类评估通常涵盖完整流域及其中多种生物群系。五个主要水生生物群系合计出现84次，占所有评估生物群系的60%；但40%的被评估生物群系并非主要水生类型，干旱生物群系的代表性不足可能与发表地偏倚有关。地方和区域尺度研究（91%）更可能是案例特定和详细的，而国家和大陆尺度研究（9%）使用较低分辨率数据进行更广泛的评估。关于水质关注度，不足一半的研究以水质为主要研究主题，这可能与水质价值评估的高复杂性有关，使整体性生态系统服务评估更具吸引力。水质参数方面，氮和磷的普遍性符合预期，因为养分污染指标是水质环境科学研究中最常用的；陈述偏好方法的普遍应用可能需要将复杂水质参数转化为更简单或更通用的指标。调节与维持服务组是文献中最多样化和最频繁出现的，但淡水化学调节的高频部分源于本综述方法论的潜在偏倚——部分研究未明确提及所评估的生态系统服务，而仅与"水质改善"的简化概念关联，在此情况下该服务被认定最为匹配。影响水质的服务（淡水化学调节、生物修复、过滤/固存、盐水化学调节）与受水质影响的服务几乎各占一半（49%对51%），前者仅来自21种服务中的4种。尽管价值转移方法因其相对简易性预期应频繁出现，但其仅见于23%的研究，说明多数作者采用初级估值技术；然而许多初级研究依赖陈述偏好方法，在环境物品和服务估值背景下可能带有假设性偏差，更准确的显示偏好方法相对罕见。生物群系、生态系统服务和估值方法之间的关联分析显示：淡水化学调节常与混合生物群系、农业生态系统、森林、湿地和沼泽及河流和溪流关联；生物修复主要与混合生物群系、湿地和沼泽及沿海和海洋研究关联；主动休闲价值主要与河流和溪流、湖泊和池塘及沿海和海洋系统关联。河流和溪流及湖泊和池塘与陈述偏好方法（选择实验、条件价值评估）密切相关，这归因于这些生物群系提供的文化服务（尤其是主动休闲）具有高度公众认知度。混合生物群系和沿海及海洋生物群系最常与单位价值转移法关联，用以评估调节与维持服务。基于成本的市场价值方法广泛分布于几乎所有生物群系，用于确定水质退化造成的潜在损失。
**5. 结论**
本研究通过系统性文献综述，对130项研究进行了深入分析，考察了科学界用于估算水质生态系统服务货币价值的方法多样性。文献中发现的北半球偏倚，包括发达国家及大型发展中经济体在案例研究中的主导地位，引发了对该主题科学知识覆盖范围的关切。南美洲、非洲和大洋洲等具有不同环境、社会和经济特征的国家的代表性不足，可能导致对该主题的偏倚理解，并产生难以转移至相关国家的知识。生物群系和尺度多样性高于预期，大量研究在多样化情境中开展了中高分辨率的水质价值评估。水质参数仍以养分污染及溶解和悬浮固体为主导，需更多涉及重金属或药物化合物等罕见参数的研究。调节与维持生态系统服务在文献中占主导地位且具有高度多样性，尽管文化服务和供给服务也获适度使用，仍应加强这两类服务的研究以拓展对水质价值影响范围的理解。初级估值方法在文献中的普遍应用是积极成果，因其往往更为准确且具有案例特异性；但陈述偏好方法的支配地位可能引入偏差，导致不准确或不可转移的发现。基于成本的市场价值方法的高频使用与适度的价值转移方法相结合，为未来研究者和实践者提供了广泛多样的方法库。增加直接市场价值和显示偏好方法的应用将进一步提升方法论多样性，深化对水质价值的理解。本研究的局限性包括将文献检索限制在Scopus数据库及仅纳入期刊论文，可能导致部分相关研究未被纳入；此外，这些研究的发现性知识尚未被系统汇编和综述，后续计划以元分析形式对这些发现进行综合。本综述的发现对环境科学和经济学领域的研究者以及寻求评估水质及影响或依赖水质的生态系统服务货币价值的实践者具有参考价值，有助于为当前和未来的水管理实践与政策提供信息支撑。
