生态系统服务价值的评估，是识别土地利用生态价值的依据。土地利用的生态系统服务的核算可以较好地修正土地利用的生态效益，使土地利用的生态效益更加直观和科学性，土地利用方式合理性增强。矿业用地是矿业城市重要的土地利用类型，评估矿业用地生态服务价值具有重要意义。
4.3.2.1 生态服务价值
20世纪70年代起，生态系统服务功能被生态学领域所认识，1998年Lubchenco等人设计了全球自然环境为人类提供服务的价值测算体系，生态服务指标体系，他把全球生态系统提供的生态服务功能分为17种［172］。谢高地等在青藏高原生态资产的价值评估中，将生态服务划分为气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性维持、食物生产、原材料生产、休闲娱乐共9类，同时也给出了农田、森林、湿地、草地、水体、荒漠系统生态服务价值［77］。在我国生态资产价值评估主要以Costanza等人对全球生态系统服务价值评估的部分成果为参考，同时综合了对我国专业人士进行的生态问卷调查结果，建立了中国陆地生态系统单位面积服务价值表(表4.2)。
表4.2 中国不同陆地生态系统单位面积生态服务价值
续表
因此，在武安市生态服务(表4.2)价值评估中，为便于计算和使数据具有可比性，各类用地生态服务价值以谢高地等人的研究结果(表4.2)为基础，结合武安市的特点，作出修正后使用。但该研究成果对矿业及建设用地没有给出价值，下面以西石门矿区为例，建立各类用地生态服务价值标准，测算矿区生态服务价值。
4.3.2.2 西石门矿区生态服务价值评估
在生态服务价值评估中，对于矿业用地、建设用地对生态服务价值负面影响研究较少，忽略了矿山用地、建设用地对于区域生态服务价值变化的影响。
(1)矿山生态服务价值影响效应识别。
矿产资源开发利用在为人们生产和生活提供所需的各种物质财富的同时，引起了生态赤字，使原有土地的生态服务价值或状态发生了巨大的变化，对土地的生态服务价值产生负面影响。矿区在经过生态重建后，形成新的人工植被，使矿区内自然生态系统转化为半人工半自然的生态系统，土地的生态服务价值也产生好转。
评估矿区及其重建后生态服务价值，显示其在环境治理前后的生态服务价值变化，是矿业用地规划、生态管理的基础。因此，首先需要依据陆地生态系统生态服务功能，进行矿山生态服务价值影响效应识别，也就是要辨别出生态服务价值中需要控制的对象。在识别受影响的生态系统服务功能种类的基础上，对各服务功能的影响效应进行识别，判别出影响程度(表4.3)。
表4.3 矿区生态服务价值影响效应识别
(2)气体调节生态服务价值。
主要指矿业用地固定CO2和释放O2价值。根据采矿用地足迹含义，采矿用地足迹可以用固定一定数量太阳能或吸收一定数量CO2的绿色植物(森林)的面积来表示。由于耕地、草地、林地、建筑用地、化石燃料用地(采矿用地)和水域等不同土地利用类型单位面积生产能力差异很大，因此对每一土地面积乘以均衡因子，以转化为统一的、可以比较的土地面积，耕地和建筑用地的均衡因子为2.82，林地和化石能源用地为1.14，草地为0.54，水域为0.22。采用采矿用地固定CO2和释放O2价值可以用林地固定CO2和释放O2价值相反值，矿区气体调节生态服务价值估算值为－0.31万元/(hm2·a)。
(3)气候调节生态服务价值。
主要指植被破坏引起生态价值负价值。在区域和流域范围内，植被影响云量、水蒸气量和降雨，而云量的变化将影响到辐射和大气热量交换，从而起到调节气候的作用［173］。在矿区，由于采矿损毁植被、设施建设与采矿废弃物堆置清除植被，使原生态系统的所有功能丧失或削弱，造成矿区小气候恶化，使矿业用地气候调节功能产生负面影响。依据谢高地等中国不同陆地生态系统单位面积生态服务价值表，采矿用地气候调节价值参照农田用地787.5元/(hm2·a)，依据西石门矿采矿引起土地破坏面积比重(27.72%)确定为－0.02万元/(hm2·a)。
(4)水源涵养生态服务价值。
主要指水调节与供水生态服务功能。工矿在水分消耗、水源涵养方面对生态系统的负影响，单位面积水源涵养负影响包括单位面积工矿用水、单位面积废水处理两方面价值。
工矿用地对水的负影响主要依据用水量及其相应水价格［174］确定，采用西石门矿1996年开采矿石、精矿所需水生态包袱进行水分供应服务估算。王青等以中国铁矿资源开发为研究对象，计算其1991～2000年的生态包袱。结果表明，2000年平均1t铁原矿、精矿的水生态包袱分别为0.58t，5.77t［79］。因此，依据用水量及其相应水价格确定工矿用水水分调节生态服务功能(表4.4)。
表4.4 工矿用水水分调节生态服务功能
矿区面积650hm2，产量180.35×104t，用水总价298.83万元，矿区水分消耗价值折合－0.46万元/(hm2·a)。
工业废水主要是开采过程产生的矿坑水和各种选矿工艺产生的选矿废水。
矿坑内排水采用分区、分段接力泵排水方式，日排水能力为5.4×104t/d，洪水期为20.0×104t/d。该区的矿坑排水有两面性:其一，因为它是来自奥陶系灰岩中的岩溶裂隙水，水质较好;其二，它在矿坑下已受到人为污染，采矿及选矿利用后再排放，已成为污水。实际上，现存的矿坑排水是以上二者的混合物［110］。
一般来说，有色金属选矿中，处理1t矿石浮磁联选用水23～27m3［175］，按20m3计算，矿区选厂年矿石生产能力200.0×104t/a，用水量4000.0×104m3/a，循环使用率75%，外排水25%，产生废水2.74×104m3/d，即正常情况下日处理废水2.74×104t，常规水处理方法成本取10元/m3［176］，则处理废水费用27.4万元/d，年处理费用10000万元/a，单位面积处理费用－15.38万元/(hm2·a)。
水调节与供水生态服务价值为工矿用水和废水处理之和共计－15.84万元/(hm2·a)。
(5)土壤形成与保护生态服务价值。
土壤是植被建立的基础。生态系统对土壤的保护主要是由植物承担的。由于缺乏资料研究，这里使用参照对比法估算森林的土壤形成价值。根据宗跃光、陈红春等人1999年对宁夏灵武市的研究，林地土壤形成的价值平均为0.01万元/(hm2·a)［177］。采矿引起植被破坏面积占35.64%，则矿区土壤形成与保护生态服务价值折合为－0.003万元/(hm2·a)。
(6)废物处理生态服务价值。
矿山主要排放废渣、尾矿两种固体废弃物。大量的废渣、尾矿等固体废弃物，主要处理处置方式有综合利用(如充填矿井、用作建筑材料等)和堆存，固体废物的堆存和处理处置方式的不妥应会对环境造成污染。如矿渣堆存渗出液对地下水的污染、扬尘对农作物和人体健康的影响、尾矿飘溢物对农作物和人体健康造成的危害等［178］。由于数据的局限性，在这里仅计算工业固废堆存造成堆存直接经济损失和占地损失。
堆存直接经济损失包括修建堆存场、尾矿坝的投资以及附属的处置废物的装置、设备费，修缮设备费用，交通运输、人工管理费用等，采用市场价值法进行计算。矿区每年生产矿石200.0×104t、精粉110.0×104t，排放尾矿90.0×104t、矿渣17.4×104t。扣除尾矿综合利用(如充填矿井、用作建筑材料等)量，尾矿实际堆存量9.58×104t。据调查，武安市处理尾矿、矿渣的费用(含征地补偿、基建费、维护费)分别为7.53元/t［197］、13.67元/t，则矿区废弃物堆存损失费折合为－0.48万元/(hm2·a)。
堆存占地损失采用类比法进行计算，即假定这些土地是农用地，都能用于种植粮食、蔬菜等农作物，用其获得的生态功能价值来代表固体废物堆放造成的占地损失。据调查，矿区尾矿占地35.03hm2、矿渣占地46.68hm2，按农田生态价值标准1451.2元/(hm2·a)折算，则矿区废弃物堆存占地损失费折合为－0.02万元/(hm2·a)。
废物处理生态服务价值为堆存损失和占地损失之和，合计为－0.50万元/(hm2·a)。
(7)生物多样性保护生态服务价值。
生物多样性保护参照荒漠(因废弃地较多)价值0.03万元/(hm2·a)。
(8)娱乐休闲生态服务价值。
传统采矿用地娱乐休闲为0。
(9)各类生态服务功能总价值。
以上各类生态服务功能的价值合计为－16.65万元/(hm2·a)。
4.3.2.3 矿山公园建设后西石门矿区生态服务价值
按照上述西石门矿区生态服务价值评估标准，矿山公园建设后矿区生态服务价值评估如下:
(1)气体调节生态服务价值。
矿区内复垦后组成渣堆整治绿化121hm2，荒山天然封山育林绿化165hm2，林业用地共286hm2，占总面积40%。由于绿化初期林木覆盖度较低，因此初期按照草地生态服务价值标准计算，矿区气体调节生态服务价值为0.03万元/(hm2·a)。
(2)气候调节生态服务价值。
依据植被覆盖率，按草地生态服务价值标准计算，气候调节生态服务价值为0.04元/(hm2·a)。
(3)水源涵养生态服务价值。
矿区年生产矿石110.0×104t、精矿80.0×104t，水价0.85元/t，矿区水分消耗价值折合－0.58万元/(hm2·a)。
(4)土壤形成与保护生态服务价值。
矿山公园建设后林地覆盖率40%，矿山公园土壤形成与保护生态服务价值0.004万元/(hm2·a)。
(5)废物处理生态服务价值。
矿山公园范围内农田占25%，林地覆盖率44%，则矿山公园废物处理生态服务价值按农田、林地所占面积比例参考农田、林地废物处理生态服务价值，得0.08万元/(hm2·a)。
(6)生物多样性保护生态服务价值。
取农田生物多样性保护服务价值为0.06万元/(hm2·a)。
(7)娱乐休闲生态服务价值。
矿山公园建设预计投资3600.3万元;矿山公园建成后，依据规划游客容量，每年游客人数在30.0×104人左右，游客主要来自武安、邯郸及邢台，以及省城石家庄及北京、河南等地。与开发建设较早的铭河源各景区如京娘湖、古武当山、长寿村—摩天岭等共同成为旅游景区。年门票及索道收入可望实现600万元，扣除30%管理费180万元，每年盈利420万元。建设投资按50a使用期，平均每年投资72万元，收益348万元，单位面积用地生态服务价值0.54万元/(hm2·a)。
(8)各类生态服务功能总价值。
矿山公园建成后生态服务价值0.17万元/(hm2·a)。
4.3.2.4 西石门矿区居住用地生态服务价值评估
为进行区域土地生态服务价值计算，需对居住用地(包括村落、矿山生活区)生态服务价值评估。建设用地会排放大量的污染物，除达标部分被净化处理外，超标部分排入其他系统，因此这部分将生态服务价值表现为负价值。
(1)气体调节。
参照草地气体调节标准，按居住区绿地率占比重计，1996年占30%，2006年占40%。
(2)气候调节。
居住用地气候调节价值以产生的废气处理价值成本为依据计算其负价值。根据《武安市区环境规划》，居住区废气主要源于生活燃煤。考虑煤中含有10%～20%不可燃的无机硫，对燃煤进行0.8～0.9的系数修正。按人均耗煤量1.08t/人·a、废气处理价格40元/t［179］标准，矿区土地废气处理成本计算结果如表4.5。
表4.5 矿区居住用地废气处理成本
(3)水源涵养价值。以居住用地产生污水排放量治理成本计算其水源涵养负价值。
根据《武安市区环境规划》，生活污水排放量的计算公式为:
丘陵矿区土地利用安全格局研究
式中:t———计算时间，取365d;
R———用水人数，单位:人;
n———排水系数，取用水量的80%:
m———用水指标，单位:L/(人·d)。
p———生活污水排放率取80%1996，2006年取50%。
污水处理价格0.45元/t，则生活污水处理成本计算结果如表4.6。
表4.6 矿区居住用地污水排放处理成本
(4)土壤形成与保护。
参照荒漠用地土壤形成与保护价值。
(5)废物处理。
以居住用地产生生活垃圾污染物处理成本计算其废物处理负价值。根据《武安市区环境规划》，生活垃圾污染物处理价格20.71元/t，则废物处理成本计算结果如表4.7。
表4.7 矿区居住用地废物处理成本
(6)生物多样性保护。
以绿地率占比重，1996年和2006年分别占30%和40%，参照草地生物多样性保护价值。
(7)娱乐休闲。
以绿地占地比率，1996年占30%，2006年占40%，参照草地娱乐休闲价值测算。
(8)各类生态服务功能总价值。
根据以上结果，矿区居住用地各类生态服务功能总价值如表4.8。
表4.8 矿区居住用地生态服务总价值
4.3.2.5 矿区生态系统服务价值总体趋势
通过矿区生态服务价值结果分析，表明工矿、城镇等人类活动剧烈的土地利用方式产生了巨大的生态系统服务负价值，尤其以工矿用地最为突出。西石门采矿用地生态服务价值为－16.65万元/(hm2·a)，对周围环境产生负价值，需要其他土地的正生态价值的补充。西石门矿区经矿山环境治理与矿山公园建设后，生态服务价值0.17万元/(hm2·a)，对周围生态服务价值产生正向影响。矿区居住用地生态服务总价值，1996年为－76.7元/(hm2·a)，2006年为16.5元/(hm2·a)。生态价值提高充分说明近年来矿区环保力度逐步加大，环境质量明显改善，同时表明矿区生态系统服务功能具有明显的环境质量判别作用。