（环境科学专业论文）海上溢油对海洋生物的损害评估研究.pdf

英文摘要 a b s t r a c t t h ed r a m a t i c a l l yi n c r e a s eo fc h i n ae c o n o m yl e a d st ot h ei n c r e a s eo fe n e r g y c o n s u m e p r e s e n t l y ，c h i n ar a n k st h et h i r dl a r g e s tp e t r o l e u mi m p o r t i n gc o u n t r i e si nt h e w o r l d 9 0p e r c e n t so ft h ei m p o r t e dp e t r o l e u mi st r a n s p o r t e da ts e a a sar e s u l t , i ta r i s e s t h a tt h ep o t e n t i a lt h r e a do fs h i po i ls p i l lt ot h em a r i n ee c o s y s t e mi nt e r mo fp o l l u t i o n a n dd a m a g e i nm a r c ho f2 0 10 ，t h er e g u l a t i o no np r e v e n t i o ns h i p sp o l l u t i n gm a r i n e e n v i r o n m e n te n t e r e di n t of o r c e i no r d e rt oi m p l e m e n tt h er e g u l a t i o n , t h em i n i s t r yo f t r a n s p o r t a t i o nh a sp r o m u l g a t e das e r i e so fd e t a i l e dp r o v i s i o n s b e i n gt a k e na so n eo f t h em o s ti m p o r t a n tt a s k s ，o i l p o l l u t i o nd a m a g ec o m p e n s a t i o ni si nt h ep r o c e s so f d i s c u s s i n ga n dd e v e l o p i n g f r o mt h ee x p e r i m e n t sg a i n e d , m a r i n es p e c i e sd a m a g e a s s e s s m e n ti nt h eo i lp o l l u t i o nc o m p e n s a t i o ni sac h a l l e n g et ot h ep r e s e n tw o r kd u et o l a c k i n go ft h e o r y b a s e do nt h ea b o v ef a c t s ，i ti saf i e l do fm a r i n es p e c i e sd a m a g ea s s e s s m e n t d e s e r v i n gm o r ee f f o r tf o rt h em a r i t i m ea d m i n s t m t i o n , w h i c hw i l la f f e c tt h eo b j e c t i v i t y a n da c c u r a c yo fo i lp o l l u t i o nc o m p e n s a t i o n c o n s e q u e n t l y ，i ti ss i g n i f i c a n tt h a tw e u n d e r t a k et h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to nt h em e c h a n i s ma n dm o d e lo nm a r i n e s p e c i e sd a m a g ea s s e s s m e n t t h i sp a p e ra n a l y z e dt h ee f f e c to fo i ls p i l lt on 舱r i n es p e c i e s ，b r i e f l yi n t r o d u c e d d i f f e r e n tm e t h o d so fm a r i n es p e c i e sd a m a g ea s s e s s m e n ta n dp r e s e n t e dt h ep r o sa n dc o n s o fe a c hm e a s u r e m e a n w h i l e ，t h ep a p e rc o - o p e r a t e da n da n a l y z e dm a r i n es p e c i e s d a m a g ea s s e s s m e n ti nac a s eh a p p e n e di nd a l i a n , a n dm a d ec a o m p a l j s o no fa s s e s s m e n t m e t h o do fd e v e l o p e dc o u n t r i e s ，a n dp r o p o s e dt h eb e s ts u i t a b l ea n de f f e c t i v em a r i n e s p e c i e sd a m a g e 弱s e s s m e mm e t h o db a s e do nc h i n ap r e s e n ts i t u a t i o n i ti se x p e c t e dt h a tt h ep a p e rc o u l do f f e rm a r i t i m ea d m i n i s t r a t i o ns o m er e f e r e n c eo n m a r i n es p e c i e sd a m a g ea s s e s s m e n ti nt h er e a l i t y , a n de n s u r em a r i n es p e c i e sd a m a g e r e a s o n a b l yc o m p e n s a t e da n dt h em a r i n ee n v i r o n m e n tr e c o v e r e d k e yw o r d s ：o i ls p i l l s ；m a r i n es p e c i e s ；d a m a g ea s s 髓s m e n t 海上溢油对海洋生物的损害评估研究 第1 章绪论 1 1 溢油的潜在风险和危害性 我国经济、特别是外向型经济的高速发展，导致能源消费增长迅速，年平均增速超 过了同期g d p 年均增长速度，根据相关专家分析的一般规律：当g d p 增长1 ，石油消 耗量也要增长1 。2 0 0 7 年我国原油日消耗达9 7 0 万桶，到2 0 1 0 年石油消耗量的6 l 要依 赖于进口，是继美国、日本之后的世界第三大石油消费国。近几年石油进口量都超过1 亿吨，沿海石油运输量超过2 亿吨。目前，我国已经开始实施国家石油安全战略，能源 需求还将进一步增加，而进口石油9 0 是通过海上船舶运输来实现的，那么随着石油贸 易量的不断增加，运输油轮数目日益增多，吨位不断加大，从而繁忙的海上石油运输使 通航环境更趋复杂，大规模的船舶运输溢油污染的潜在风险系数也将随之上升【l , 2 , 3 1 。 据海事部门统计【4 ，5 川，自1 9 9 0 年以来，我国港口石油吞吐量每年差不多以1 0 0 0 万吨 的速度递增，自1 9 9 3 年，中国已经从石油出口国转为进口国：至1 j 1 9 9 5 年，港口吞吐量达 到1 7 7 亿吨。1 9 7 6 - - , 1 9 8 6 年1 0 年间，我国沿海共发生溢油事故3 8 6 起，溢油量1 6 3 6 2 吨； 1 9 8 7 , - , 1 9 9 6 年1 0 年间，发生的溢油事故为1 8 5 6 起，相当于每2 天一起，溢油量达5 8 3 6 0 吨； 涉及了从大连港到珠江口的几乎整条海岸线；这严重影响了当地水域的生态环境，给当 地的工农业生产、恢复被破坏的生态环境带来巨大损失。 1 2 国际溢油损害赔偿机制的建立与发展 ， 由于二战后船舶溢油事故频繁发生，特别是1 9 6 7 年3 月，载运1 2 万吨原油的利比里 亚籍油轮搿托雷卡尼翁”号从波斯湾驶往美国米尔福港，该轮行驶到英吉利海峡触礁， 造成船体破损，在其后的1 0 天内溢油1 0 万吨。当时英国、法国共出动4 2 艘船只，使用了 l 万吨清洁剂，英国还出动轰炸机对部分溢出原油进行焚烧，全力清除溢油污染，但是 溢油仍然造成附近海域和沿岸大面积严重的污染，使英、法两国蒙受了巨大损失 6 , 7 , 2 9 1 。 事件发生后，针对油污损害赔偿问题，自1 9 6 9 起建立了四个重要的国际制度： ( 1 ) i m o 制定的1 9 6 9 年国际油污损害民事责任公约； ( 2 ) 1 9 7 1 年国际油污损害赔偿基金公约，私人组织( 国际石油业和油运业) 成立的； ( 3 ) 关于油污损害责任的油船船东协定( t o v a l o p ) ；及 第1 章绪论 ( 4 ) 关于油污损害油轮责任的临时补充契约( c r i s t a l ) 。 后来，随着赔偿机制的逐步完善，t o v a l o p 和c r i s t a l 推出了历史的舞台。 几十年来，为了解决船舶溢油造成的重大污染损害赔偿问题，国际海事组织( i m o ) 于1 9 6 9 年组织制订了( 1 9 6 9 年国际油污损害民事责任公约( 以下简称 1 9 6 9 年责任 公约) 。公约规定，载货油2 0 0 0 吨以上的油轮必须强制油污保险，发生油污染事故后， 船舶所有人或其保险人在船舶的责任限制范围内( 按船舶公约吨每吨1 3 3 个特别提款权 ( s d r ) ，最高为1 4 0 0 万s d r ) 提供赔偿。1 9 7 1 年，i m o 为使受害者得到更加充分的赔 偿，又组织制定了1 9 7 1 年国际油污损害赔偿基金公约( 以下简称( 1 9 7 1 年基金公 约) ，并设立了国际油污赔偿基金( m o c f i j l 奶) ，用于对船东承担赔偿的补充，最 高赔偿限额为3 0 0 0 万s d r 。油污基金由通过海上运输石油的货主摊款筹集。两个公约 经过多次修正，不断提高赔偿限额，按照( 1 9 6 9 年国际油污损害民事责任公约1 9 9 2 年 议定书( 以下简称( 1 9 9 2 年责任公约) 和( 1 9 7 1 年国际油污损害赔偿基金公约1 9 9 2 年议定书( 以下简称1 9 9 2 年基金公约) 的规定，船东赔偿责任限制最高为5 9 7 0 万个s d r ( 约合人民币6 亿元) ，油污基金赔偿限额最高为1 3 5 亿个s d r ( 约合人民币1 4 亿元) 。i m o 按照油污损害赔偿由船东和货主共同承担的原则，通过制定以上两个公约， 构成了一套完整的船舶油污损害赔偿机制。有了这套赔偿机制，大部分船舶污染事故都 可以得到比较充分的赔偿。根据国际油污基金年报中统计的数据，1 9 7 8 年运转到2 0 0 0 年，共受理了1 0 4 起油污事故赔偿，已支付赔偿3 6 8 亿英镑，平均每起事故赔偿3 5 4 万英 镑。 ， 由两个公约构成的赔偿机制较好地解决了油轮油污损害的赔偿问题，得到了越来 越多的国家支持。至1 1 9 9 8 年1 0 月，有9 6 个国家加入了( 1 9 6 9 年责任公约，7 2 个国家加 入了 1 9 7 1 年基金公约。随着世界经济的发展，各国对赔偿的要求也越来越高，自1 9 9 2 年公约生效后，许多国家开始陆续退出( 1 9 6 9 年责任公约和( 1 9 7 1 年基金公约，转 入( 1 9 9 2 年责任公约和( 1 9 9 2 年基金公约。两个1 9 9 2 年公约不断提高赔偿限额( i m o 予2 0 0 0 年将赔偿额分别提高至u 8 9 7 5 万s d r 和2 0 3 亿s d r ) ，从资金上保证了清污费用和 污染损害能够获得比较充分的赔偿。 ， 一 海上溢油对海洋生物的损害评估研究 参加了两个公约的同时，有些国家在又建立了自己国内的油污基金，以补偿国际公 约不足的部分。鉴于，海上溢油对海洋环境与资源的危害性，同时为了更好的保护海洋 环境与资源，近年来，许多国家研究者精心设计了多种评估海洋环境损害的评估模型， 以适应本国法律和经济发展状况。 1 3 国内溢油损害评估建立的必要性 1 3 1 国内溢油损害评估与赔偿现状 中国是一个航运大国，已连续多次当选为国际海事组织a 类理事国，但却成为世界 上唯一的一个既未加入国际基金公约又没建立国内油污基金的石油进出口大国，这与我 国的国际地位极不相称。况且1 9 9 2 年基金公约已适用于香港特别行政区，国际油污 基金组织也希望1 9 9 2 年基金公约能尽早适用于中国其他地区，因此，1 9 9 2 年基金 公约的适用范围扩大到全国是发展的必然趋势【2 l 】。 但是，从经济利益来分析，1 9 9 2 年基金公约适用于全国的时机还不够成熟。主 要原因是我国可获得的赔偿将低于交纳的摊款。2 0 1 0 年和2 0 2 0 年中国原油进口量将分别 达到1 2 6 0 0 - - - 1 3 6 0 0 万吨和2 0 0 0 0 - - 2 3 0 0 0 万吨，届时我国的摊款将达至u 8 4 0 0 多万元至1 5 亿元。而我国绝大多数事故赔偿在船东责任限制之下，得不到基金的补偿。并且我国 还没有建立船舶油污保险制度，国内保险公司也不能承担( 1 9 9 2 年责任公约所规定的 保额。按照1 9 9 2 年责任公约要求，要获得基金补偿的前提是船东或其保险人必须 先按其责任限制赔偿，这在我国目前还难以做到。我国现在污染损害评估还处于起步阶 段，对渔业、养殖业、旅游业等经济损失的索赔还不规范。 由于我国溢油损害评估技术相对落后，尤其是把环境和生物损害估算过低，以致我 国发生的溢油损害事故往往得不到充分的赔偿。近2 0 年在我国沿海发生的5 0 吨以上溢油 事故所赔偿的1 7 起中，每加仑赔款约为9 5 元，而“国际油污基金 所处理的5 5 起事故， 平均每加仑赔款约为1 2 0 元，是我国的1 3 倍。因而导致清污费用支付困难，溢油不能及 时清除，造成许多潜在的不可挽回的损失。 。在我国，对溢油损害评估主要集中在清污费用、渔业经济损失、财产损失等方面。 对清污费用和财产损失的估算，主要根据事故现场的照片、文字记录和反应费用开 支的发票等证据，统计投入清污活动的船舶、飞机、回首设备、消油剂等物品和人力数 第1 章绪论 量、时间、成本、折旧率、工资等，能说明被污染的财产的价值和损害程度的证明，总 结出清污费用和财产损失。 渔业经济损失估算主要是捕捞和养殖业的经济损失估算。通常将事发后收入与以往 收入的纵向对比，目标事故与以往典型事故的横向对比确定赔偿范围。理论上，有人使 用等标负荷量方法以计算污染对水体资源所有功能造成的损失，用浓度损失曲线以计算 水体某一功能的价值。 ： ； + ? j 。 1 3 2 国内溢油损害评估建立的必要性 。 我国是航运大国，也是石油进口大国。最近十年以来，海上石油运输量逐渐增加。 根据国家能源局的报告，中国2 0 1 0 年石油净进口量预计将达n 2 1 亿吨。大部分进口石油 通过海上船舶承运，石油运量的增加和油轮尺度的增大，使船舶发生溢油污染事故风险 不断增加，污染处置能力和损害赔偿能力与石油运输量增长不相适应。 1 9 9 9 年修订的中华人民共和国海洋环境保护法( 以下简称海环法) 是我国 建立船舶油污损害赔偿机制的法律基础。该法第六十六条规定：“国家完善并实施船舶 油污损害民事赔偿责任制度，按照船舶油污损害赔偿责任由船东和货主共同承担风险的 原则，建立船舶油污保险、油污损害赔偿基金制度。实施船舶油污保险、油污损害赔偿 基金制度的具体办法由国务院规定。一 2 0 0 9 年9 月2 日，国务院第7 9 次常务会议审议通过了中华人民共和国防治船舶污染 海洋环境管理条例( 以下简称防污条例) ，并已于2 0 1 0 年3 月1 日起施行。防污 条例按照海环法的相关规定，参照相关国际条约，进一步明确了船舶油污损害民 事责任保险制度( 以下简称“油污保险制度 ) ，用以保障船舶在发生油污事故后，能 够具备与其赔偿责任限额相匹配的赔付能力。由于防污条例对油污保险制度的规定 相对比较原则，需要通过制定相应的配套规章，在上位法原则性规定的基础上对其予以 细化和明确。为此，交通运输部将制定出台本 办法列入了2 0 1 0 年的一类立法项目。 海环法和防污条例的颁布实施，进一步明确了我国的船舶污染事故损害赔 偿机制制度框架和原则要求，采用船舶所有人投保船舶油污损害保险和石油货主摊款设 立船舶油污损害赔偿基金的方式，解决船舶油污引起的环境污染及损害赔偿问题，推动 船舶油污损害赔偿机制建立进入实质性阶段。 海上溢油对海洋生物的损害评估研究 2 0 1 0 年8 月1 9 日，交通运输部发布了中华人民共和国船舶油污损害民事责任实施 办法( 交通运输部令2 0 1 0 年第3 号，以下简称办法) ，自2 0 l o 年1 0 月1 日起施行。 因此，研究并建立一套全面完整的与国际接轨的油污损害评估系统、保证赔偿的客观和 公正，已势在必行。 1 3 3 现有的溢油对海洋生态损害评估研究方法 溢油对海洋生态的损害评估研究主要体现在两个方面，一个是溢油事故发生后研究 者通过实验方法研究溢油对各种海洋生物的影响，同时随着研究的不断深入，已经在由 于溢油污染导致的重金属、n 钮、石油等污染物对海洋生态系统的生态效应研究方面取 得了一定的成果。主要体现在对海洋生物的种群的致死和致突变机理的研究，该成果为 后续研究溢油对海洋生态损害的评估奠定了基础。在此基础上，建立评估模型，事故发 生后根据溢油的种类、数量及事故海域特征对海洋生态的损害利用数值模型进行评估， 也包括恢复措施的方法和模型( 以下简称模型法) 。另一方面是利用指标生物和生态系 统服务功能等方法来代替溢油海洋环境的损害。 模型法：潜在的石油组分中的致癌物进入海洋食物链，人们越来越多的开始关注， 该组分作为人类食物来源的危害性【柏】。溢油对海洋生物的影响随着油浓度大小，油的形 态变化，与油接触的时间等的变化而变化。由于浮游植物和浮游动物对溢油浓度和形态 的敏感程度不同，其相应的死亡时间也不相同【4 。在开放海域，鱼类能够离开事发地点 避免伤害，但是，浮游生物、鱼卵和仔鱼对溢油更敏感，这些生物最可能遭受更大的损 失。 因此，溢油污染的生态毒性由溢油的类型，暴露时间、环境条件( 水温、盐度、营 养物浓度，潮汐规律、流、风) 、化学分散剂的使用，及其相应的毒性，当地的生物种 群的敏感程度等来决定。为了科学的预测溢油对生态系统的影响，研究者开发出了将两 者结合的模型【4 2 】。该模型从简单的对一种生物，到复杂的生物链( 浮游植物、浮游动物、 小鱼、大鱼、无脊椎动物) 的影响，研究者将食物链模型与溢油模型相结合，模型能预 测溢油的运动轨迹，通过食物链表征对海洋生物的毒性影响，比较系统完整的模拟溢油 对整个海洋生态系统或食物链的影响。 第1 章绪论 指标生物法：威望号溢油对生态系统野生种群的影响长达1 5 年。一般选择贝壳、 牡蛎和鱼类等物种为指标物，通过d n a 检测等技术手段分析，发现溢油有机物在这些 生物体内有明显的变化趋势，通过该方法反应溢油对生态系统的影响程度f 4 3 1 。一般研究 者会选用指标生物表征对溢油影响范围和程度，如果选择合理，这些指标生物能够很好 地反映污染程度。 ， ， 一 生态服务功能评估法：研究者从溢油对整个海洋生态系统影响的角度出发，即溢油 不但会造成海洋生物的影响，对海水环境也会造成损害，因此提出从生态服务功能分析 溢油的环境损害。， 目前，对航洋生态系统服务的研究国外不多。d u a r t e 4 4 分析了生态系统服务和海洋 生物多样性之间的关系。h o l m l u n d l 4 5 分析了大西洋斯德哥尔摩群岛海域通过放流5 种鱼 类所导致的服务价值变化。徐丛春等脚】探讨了海洋生态系统服务价值估算框架体系。汪 永华等【4 7 1 采用问卷调查方式研究海南新村海湾生态系统服务恢复的价值，当地居民的最 大支付意愿为5 6 8 7 元人，恢复该区域生态系统服务的经济效益每年至少3 2 5 万元。 1 3 4 国内溢油损害评估存在的问题及展望 。 ( 1 ) 海洋溢油生态损害评估涉及到海洋生物学、环境生态学、经济学和法律等多 学科的内容，因为溢油事故常常引起不同国家之间的索赔，各国由于参加不同的油污基 金，因此存在不同的赔偿范围，而在中国因为对生态损害评估与国际接轨研究较少，导 致许多溢油事件没有得到应有的赔偿，给海洋生态资源造成巨大损失。因此，建立恰当 的与国际接轨的溢油损害评估方法，推动海洋侵权损害索赔制度化进程，对于面临生态 问题的中国来说尤为重要。 + 。+ ( 2 ) 发达国家特别是美国在溢油损害评估和索赔的立法、建模与实施上日益重视， 特别是美国通过立法确定了溢油自然资源损害评估的合法地位，对于今天日益关注环境 的中国建立环境损害评估的合法地位也为时不远；因此建立实践中司法可行的评估方法 是重中之重。 、 ，|、。_ ， 3 ，( 3 ) 同时尽快建立和完善国内的监测和管理体系，加强对灾后海域的生物毒性的 长期监测，以及重点海域的常规监测，是推进油污损害评估研究的基础。 ： 海上溢油对海洋生物的损害评估研究 1 4 本文的主要内容及意义， 本文分析了溢油对海洋生物的影响，概述了国内外对溢油生物损害评估与赔偿机制 进行的技术方法研究和进展，并分析了各种方法的优缺点。同时，指出我国目前对海洋 生物的研究情况，并结合大连的一次溢油实例具体分析对海洋生物的影响，并对比国外 发达国家的评估方法，指出适合我国现有情况下的相对行之有效的溢油生物损害评估机 制。 第2 章溢油入海后的性质变化 第2 章溢油入海后的性质变化 原油和各种成品油进入海洋环境后，受风、浪、流、光照、水温和生物活动等因素 的影响，无论在数量、化学组成、物理与化学性质等方面都随时间不断地发生变化，溢 油行为和归宿也一般通常遵循以下三种方式：扩散、漂移和风化( 如图3 1 所示) 【4 8 】。 蕉发 海面 f i j 底 图3 1海上溢油现象示意图 f 够- l s k e t c hm 印0 f o i ls p i l lo nt h es e a 2 1 溢油在海洋环境中的漂移扩散过程 溢油在水体中的运动主要表现为两种过程：一是在平流作用下的整体位移即漂移， 二是在剪切流和湍流作用下的扩散。溢油自身的表面扩展过程持续时间很短，而持续时 间较长的运动形式主要表现为平流输运和湍流扩散。在实际溢油事故中，这两种过程总 是同时存在的。 2 1 1 扩散过程 扩散过程是指水面油膜由于自身的特性而导致溢油面积增大的过程。它一方面决定 溢油扩散面积的大小：另一方面，由于表面积增大，溢油的蒸发、溶解、沉降和光氧化 还原过程等都会受到不同程度的影响，是溢油模型中的重要组成分。事故溢油多为突发 性，因此计算其扩展时，通常将其视为自由状态。油比重较小，一般认为，油溢到水面 上，是油的扩散过程为整个活动的最初的行为；并且溢油自身扩散受重力( 地球引力) 、 海上溢油对海洋生物的损害评估研究 惯性力、粘滞力和表面张力四种因素的制约。由于随着溢油入海时间的增加，各作 用力都将发生变化。 2 1 2 漂移过程 漂移过程是指在溢油在水环境动力因素作用下的迁移运动；是影响溢油运动的主要 因素之一。离岸越近漂移预测越显重要。漂移运动仅决定于平流条件。在油水界面 上，油膜漂移轨迹主要受风的切应力、表层次表层流和余流( 波生余流、潮余流) 控制。 实质上是油膜在上述合成环境动力作用下依赖于水面风场和流场的漂移过程。 2 2 溢油在海洋环境中的风化过程 风化是指能够引起溢油组成性质发生改变的所有过程，包括蒸发、溶解、乳化、沉 降、光氧化和生物降解等过程。 2 2 1 蒸发过程 蒸发是海面溢油中的石油烃的较轻质原油或成品油，如汽油、柴油等，蒸发损失有 的可达溢油总量的一半以上。蒸发在改变溢油总量、影响油分组成的同时，也改变着油 的性质，使油密度、粘度、表面张力等增加，倾点上升。此外，蒸发还影响着其他风化 过程，如扩散、乳化、溶解等。了解蒸发过程有助于预报海上溢油残留量，制定应急决 策和环境损害的评估等。尽管相对于其他风化过程，人们对蒸发过程的认识及预测相对 较好，但由于石油品种多、组成复杂、性质各异，且影响因素多，有关研究仍不能完全 满足预测的要求。在石油风化研究中蒸发过程是十分重要的内容。一方面由于蒸发使海 面上的油含量减少和油的物化性质改变。另一方面在太阳光的作用下蒸发组分由于光氧 化而生成各种复杂的化合物，又随着降雨重返海洋，有的随风漂移而落入陆地造成各种 不同的危害。由石油的组成可知，石油中的各组分其沸点不同。而不同的溢油由于其蒸 发组分不同，蒸发过程也有差别。一般认为沸点低于3 7 ( 2 的石油分馏物只需几天就可以 全部蒸发掉，新鲜原油在2 3 d 会蒸发掉2 5 - - , 3 0 ，而轻质原油在第一天就可蒸发4 0 。 石油中不易蒸发的高沸点组分残留于海上，这些细小残留颗粒互相凝集，最后形成焦油 亦称沥青球。科学证明，溢油的蒸发率与风速、温度、光照和溢油的大小以及溢油本身 的性质有关。 第2 章溢油入海后的性质变化 2 2 2 溶解过程 ， 溶解是溢油在一定能量的搅动下，形成油粒均匀进入海水中的过程。这是悬浮石油 烃或漂移进入水体的质量传输过程，有效时间仅1 蛀右。与蒸发量相比，溢油溶解量要 小很多，虽然到目前为止尚难以确定其确切数值，但是普遍认为二者相差2 3 个数量级， 因此一些溢油预报系统忽略此过程，但由于溶解绝大多数为有毒的芳烃，同时对海洋生 物的影响更大，因此在考虑溢油对海洋生物的影响时意义重大。 当石油进入海洋环境后，石油的溶解过程是与蒸发过程同步进行的。石油在海水中 的溶解过程对于海洋生物来说是非常重要的，因为它直接影响到海洋生物的生活环境。 石油在扩散过程中，可溶性组分将在短时间内不断地溶于海水中。主要是低碳的石油烃， 芳烃相对溶解度最大。其它组分在水中的溶解度一般都很低，溶解量依油的种类和成分 而不同。润滑油及高沸点馏分的溶解度非常小。链烷烃在水中的溶解度因水的离子强度 不同而有差异，在海水中的溶解度比淡水低，且随碳数增加而下降。但是随着溢油漂移 在海面上的时间，而溶解量增加。研究表明，在平静的海况下，溢油4 8 h 内溶解量约为 总油量的0 5 2 。1 9 7 3 年b l u m e r 对易溶于水体中的溢油组分进行了研究，并指出了同一 系列化合物中分子量低的溶解度大，而同样碳数的芳烃溶解度和溶解速度大于烷烃。进 入海水的石油烃对海洋生物都有一定的毒性。数据表明，进入海水中的脂肪烃和芳烃对 于海洋生物的亚致死浓度是1 0 - 1 0 0 j l 。对于大多数生物幼体来说致死浓度是 0 1 1 0 m g l ，而对于大多数成体生物致死量为l 一1 0 0 m g l 。 、_ ”， ， 、 | 2 2 3 乳化过程 一般来说，乳化作用发生在在溢油发生后的几个小时。因为刚发生溢油时油膜较厚， 油膜不能被一般的水动力条件破坏；只有当油膜扩展到一定程度，风浪的能量足以打碎 油膜时才开始形成乳化物。原油在水面上能够形成两种乳化类型：一种是水包油乳化， 水是连续相，该类型有利于油的生物和化学氧化分解作用的进行；另一种是油包水乳化， 其含水率可达8 0 ，且往往漂浮在水面，彼此聚集在一起，形成所谓的“巧克力奶油 冻 ，可在水面上漂浮上百天之久，不利于油的降解。总之，形成乳化物后的溢油很难 进行回收和清理，同时油膜漂浮水中，会减少海洋生物的接触外界空气的能力。 一 海上溢油对海洋生物的损害评估研究 2 2 4 吸附沉淀过程 ，一 油膜和分散液滴可通过吸附在海洋中的悬浮颗粒物上，随着悬浮颗粒的沉淀而沉 淀；溶解的烃类吸附在固体颗粒物上沉淀。吸附沉淀过程由颗粒物质的性质和油的种类 来决定。石油中的部分重组分可自由沉降或粘附在海水中的悬浮固体颗粒上并随之下沉 到海底。吸附量随着盐度的增加而增加；同时，随着温度的降低，吸附量也会增加。周 期性的侵蚀和季节性的凝聚也可以促使溢油发生吸附沉淀。另外，生物降解和生物地球 化学及其它化学反应的相继产生也会造成沉淀。石油的沉降速度随水中的油浓度和附着 物( 悬浮颗粒) 的含量而变化。 2 2 5 光氧化 石油烃在光能的激发和微量金属离子的催化下会发生氧化反应。光氧化过程是溢油 在阳光的照射下，发生自由基链式的氧化反应，产生一些极性的、水溶性的和氧化的碳 氢化合物产物的过程。尽管光氧化产物浓度不高，短期效应不太明显，但光氧化的长期 效应日益明显，对溢油的物理过程影响很大，并且对生物的毒性增大。 2 2 6 生物降解过程 随着溢油污染和溢油风化对海洋环境的影响，人们生物降解问题的研究越来越重 视。海洋中分解烃类的微生物几乎到处可见，由于它们以分解石油作为碳素和能量的来 源进行代谢，这样海洋环境中的烃类残留物才能不大量积累。生物降解决定着海上石油 最终的归宿。溢油发生之后该过程一般可持续数年之久，而海洋吞噬石油的能力，会因 为生物细菌不同而不同。生物降解速度由以下因素决定：环境温度、盐度、p h 、营养盐 ( 包括磷、铁、胺、硝酸盐和亚硝酸) 。但是由于生物降解过程及其复杂，绝大多数生 物- 碳氢化合物相互作用的研究仍然只能在一定条件下进行实验，因此其结果不 能应用在海洋环境中，至今人们还不能用数学公式定量地描述原油生物降解的速率。 2 3 小结 通过本章节对原油和成品油进入水体后物理化学性质变化的分析，进一步了解整个 溢油的性质变化，可以了解溢油的持续时间和季节跨越，从而可以更好的分析对生物产 第2 章溢油入海后的性质变化 生的影响。因为它影响到是整个生态系统，影响各种生命体的生存环境，因此世界各国 加强船舶防污染控制，建立健全船舶溢油损害评估机制。 溢油对海洋生物的损害评估方法与模型分析 第3 章溢油对生态环境的影响分析 一般情况下，如果发生较大规模的海洋溢油，有时甚至会造成污染区域的环境状况 和生态系统在几年甚至几十年内都得不到恢复。虽然河流溢油规模相对较小，但有其自 身特点，河流溢油会引发较多的因素，发生的频率也高，船舶溢油泄漏、企业事故、非 法排放以及公路事故泄漏等都易引起河流突发性水污染事故。不论发生海洋溢油事故或 是河流溢油事故，都会对生态环境产生很大的影响，下面具体分析一下溢油对海洋生态 环境影响主要体现的几个方面l 盼，硼。 3 1 溢油对生态环境的影响及分析 原油及其炼制品是由各种烷烃、芳香烃和非烃类化合物按一定比例组成的复杂化学 混合物。油污染物会对大气圈、岸滩、生物圈造成污染和破坏，甚至会危害人体健康和 生存环境。： 3 1 1 对海洋水质的影响 - 。i ： 石油类污染对水质和水生生物的危害相当大。漂浮在水面上的油类可迅速扩散，形 成油膜，阻碍水面与空气接触，减少水中的溶解氧。根据实际测量，每滴石油在水面上 能够形成o 2 5 m 2 的油膜，每吨石油覆盖的水面面积可达5 1 0 6 m 2 。油膜使水面与大气 隔绝，使正常的复氧条件遭到破坏，从而减少进入海水的氧的数量，进而降低海洋的自 净能力。 _ r 3 1 2 对水生生物的影响 海洋石油污染的最大危害是对海洋生物的影响，有些海洋生物会因为石油污染改变 或丧失其肢体器官功能和繁殖能力，鱼、贝类等海洋生物的生存环境遭到严重破坏，致 使其大量死亡，还有些海洋生物数量大大减少，濒临灭绝的危险。此外，由于海水一旦 被污染后很难恢复，极大破坏了海洋生物的生存环境，进而造成惨重的经济损失。例如： 2 0 0 7 年3 月4 日，受马来西亚籍“山姆轮一溢油影响，造成山东烟台芝罘区海域1 5 0 0 公顷 人工养殖海珍品受损，污染面积达3 0 0 0 公顷，导致天然渔业资源与人工养殖经济损失达 3 5 0 0 万元。 。 1 第3 章溢油对生态环境的影响分析 水中含油量达0 1 m g l 时就会对鱼类及水生生物产生有害影响。溢油在海面形成油 膜，油膜会隔绝空气中的氧气，使海洋中大量的浮游生物窒息而死；油膜和油块能粘住 大量鱼卵和幼鱼，或使鱼卵死亡，更使刚刚成形的幼鱼畸形，并使其丧失生活能力。因 此，石油污染对幼鱼和鱼卵的危害最大。短期内的石油污染对成鱼危害不明显，但石油 对水域的慢性污染会给渔业带来较大的危害。同时，海洋石油污染还能使鱼虾类产生石 油臭味，降低海产品的食用价值。 -ci， 3 1 3 对浮游生物的影响， 浮游生物是海域生物生态环境的基础，是一切水产生物，包括游泳生物、底栖生物 等海洋生物赖以生存的基础条件。浮游生物对石油污染极为敏感，许多浮游生物皆会因 受溢油危害而惨遭厄运，食物链会被破坏，饵料基础因此早破坏，特别是由于浮游生物 缺乏运动能力，加以身体柔弱，身体多生毛、刺更易为石油及其他化工产品所附着和易 受污染。据文献报道，一些海洋浮游植物的石油急性中毒致死浓度范围为0 1 一l o m g l ， 一般为l i n g l ) 浮游动物为0 1 1 5 m g l 。因此，当溢油或其他化工产品溢油事故发生后， 对评价区内饵料基础，所有的浮游动、植物的损害无疑是十分严重的。这主要是由于油 膜会随潮流飘逸，并会在很大程度上受到风力、风向的制约和影响。另外，一般浮游植 物的生命周期仅5 7 天，在油膜覆盖下，加之其毒性作用，一般不超过2 5 天即因细胞融 化、分解而死亡。同样，浮游动物也会在化工品毒性和缺氧条件下大量死亡。 因此推测出出现溢油污染事故时，在油膜扩散分布范围内的浮游生物基本上难逃厄 运。而在超二类和三类的混合区范围内饵料基础遭破坏也相当严重，估计在此范围内也 有约3 0 5 0 的浮游动、植物受损，生物量会明显下降，一些非耐污种类会大量死亡。 3 1 4 对底栖生物和潮间带生物的影响， 。 根据前面的底栖生物生态调查，目前九龙江河口湾的底栖生物多样性指数较低，底 栖生物生态系统较为脆弱，一旦事故性溢油发生，必然对底栖生物带来严重的伤害，尤 其是对潮间带生物。若油膜接触海岸，将很难离开，其结果将导致该海域滩涂生物窒息 死亡或中毒死亡，其中一些固有性生物的贝类如牡蛎、贻贝等及甲壳类的虾、蟹等深受 其害，一些滩涂鱼类和繁殖的紫菜、还带也会因此受害，幸存者也将因有臭味而降低其 溢油对海洋生物的损害评估方法与模型分析 经济价值，或根本不能食用。此外，海涂及沉积物中未经讲解的石油又可能还原于水中 造成二次污染。 ；一 ，严重的溢油事故可改变底栖生物的群落结构，而底栖生物的变化又将引起一些底栖 鱼类的生态变化，最终导致资源量的减少或局部消失。 3 1 5 对鱼类的影响 ” 成鱼有着非常敏感的器官1 2 2 ，因此，它们一旦嗅到油味，会很快地游离溢油水域。 而幼鱼成活在近岸浅水域容易受到溢油污染。当毒性较大的油进入浅水湾时，不论是自 然原因还是使用分散剂，都会对该水域的幼鱼造成多方面的危害。油对成鱼的长期影响 主要是鱼的饵料。国内外许多研究均表明，高浓度的石油会使鱼卵、仔幼鱼短时间内中 毒死亡，而低浓度时所引起的长期亚急毒性可干扰鱼类设施和繁殖，其毒性随油组分的 不同而有差异。中国水产科学院东海水产研究所近年来对几种不同油类对鲻鱼仔鱼毒性 试验结果表明，镇海炼油厂的混合废油、胜利原油对鲻鱼的9 6 h l 啪分别为1 6 4 m g l 和6 5 m g l 。， ， 一 3 1 6 对海鸟的影响 在海上漂浮油斑的引诱下，许多鸟类会落到海面搜寻食物，有的鸟会由于不留意而 落入水中，当它们在潜水后出现在油面上时，羽毛上会粘上污油，有些污油甚至可能透 过羽毛触及皮肤，这样就将会溶解掉海鸟羽毛上的油脂，使得羽毛的结构遭到破坏。同 时羽毛被污染严重的鸟将难以再次飞翔，它们会因为飞不回天空而饿死，生病或被捉住， 也有的被油污染的鸟，因失去了浮力而沉没。海面上有些鸟类误食油块而导致消化系统 阻塞。油污对鸟蛋的孵化率也有恶劣的影响，那些种群小、繁殖力弱的罕见鸟种，像海 鸠等，会因油污染而面临着绝种的危险。 j 3 1 7 对海洋哺乳动物的危害 海面上休眠或运动的海洋哺乳动物受溢油污染危害的情况是不同的，油类非常敏感 的动物如鲸鱼、海豚和成年海豹，它们能及时地逃离溢油水域，可以避免遭受污染。但 未成年海豹和小海狗栖息海滩时，会被油类的污染所困，以至于死亡。个别动物遭受有 污染后，不愿离开栖息场所如水獭，通常会窒息死亡。因此影响也非常大。 第3 章溢油对生态环境的影响分析 3 1 8 对水产资源的影响 一i 。 t ，- 溢油对水产资源的影响主要体现在网箱养殖等方面。养殖在网箱里的鱼因不能逃 离，这些鱼被溢油污染后将不能食用。近岸养殖的扇贝、海带等也是如此。另外，用于 养殖的网箱受油污染后将难以清洁，想彻底消除污染必须彻底更换才行，这样的费用是 十分昂贵的。海洋中一旦发生油污染，扩散的油分子会迅速随风及水的流动而扩散，水 产资源一旦与其接触，即会在短时间内产生油臭，从而影响其食用价值。以2 0 号燃料油 为例，当有浓度为0 0 0 0 4 m g l 时，5 天就能使对虾产生油味，1 4 天和2 1 天分别使文蛤和 葛氏长臂虾产生异味。 3 1 9 对浅水域及岸线的危害 + 一 ， 。i 溢油事故发生后，如果风和潮汐将浮油或油水混合物涌到岸上，那将会产生严重 危害。油污染产生的危害程度也与不同的沿岸条件有关。一般情况下，海滩上的石油受 波浪侵蚀后会自然分解成小颗粒，这些小颗粒如同其它碎屑或粘土物质一样，会在沿岸 有阻拦的区域形成堆积。在存在掩蔽性地理条件的沿海区域，由于波浪运动不太激烈， 大量的石油则在高潮线附近形成沉积，如果刮的是向岸风，油则会滞留在岸上，等下_ 次潮汐到来时，又会带来更多油。在低于高潮位的区域油污危害并不是很严重，因为海 水在沉积层和油膜之间运动，使油处于浮动状态，反而渗入沉积物中的油很少。 通常海洋生物活动最集中的场所为浅水域，在该水域活动的主要有贝类、幼鱼、珊 瑚也包括海草层。溢油对该类水域的污染异常敏感，同时造成的危害在社会上反应也非 常强烈。但是如果在这类水域使用溢油分散剂，造成危害会更大。因此，一旦溢油污染 可能会波及到该类水域时，决策者的首选对策应是如何避免污染，而不是等待污染后再 采取清除措施，更不是使用分散剂。 ， 溢油对岸线沙滩的污染直接影响到旅游业。在溢油发生的初始阶段首先要考虑季节 性的靠海滨浴场、沙滩发展的旅游业，以便及时地采取措施，把溢油对旅游业的影响控 制到最低程度。油污染还会破坏优美的海域环境，给旅游业带来巨大的损失。 ： i i 3 1 1 0 对人体健康的影响 、 ，r 研究表明，一些石油烃类经海洋生物的富集后，由于油类含有多环芳烃致癌物质， 会对哺乳类动物及人类造成致癌、致畸、突变等有害影响：岸边土壤受到油物质严重污 溢油对海洋生物的损害评估方法与模型分析 染后，会导致石油烃的某些成分在粮食中积累，影响粮食的品质，并通过食物链，危害 人类健康。f 3 1 ”其它环境影响 覆盖在海面上的油膜阻碍海水的蒸发，影响海洋和大气的热交换，导致海面的反射 率改变，使进入海洋表层的日光辐射减少，从而对部分地区的水文气象条件可能会产生 一定的影响。如圣巴巴腊事件后，该区海面温度比1 0 年来平均温度降低2 。 此外，溢油对环境的危害程度还与环境自身特征有关，例如发生地是否是敏感区， 发生季节是否是鱼类产卵期、收获期。不同的海况，溢油的危害程度是不同的。即使是 相同规模的溢油事故，发生在开阔水域与发生在封闭水域相比，危害程度要低很多；发 生在海洋生物生长期与发生在其产卵繁殖期，危害也低很多。j 二 ；?： 3 2 国内外典型溢油污染事故案例 。7 一 据资料介绍【5 j ，海洋环境污染中由于船舶污染而引起的污染可达3 5 ，其中最主要 的是油类物质。排入海洋中的油污水，船舶占4 7 0 , 6 ，其中油船占2 8 3 ，油驳占1 4 ， 其他船舶占1 7 3 。船舶向水体排放的油类污染物的数量是很大的，每艘船舶每天排放 的机舱舱底油污水占其总吨位的0 0 2 4 ) 0 5 ，而油污水中的含油量约占2 5 。油船 造成水域油污染最严重。目前世界溢油总产量的6 0 f l j 船舶运输，油舱洗舱水、油船的 压载水和其他船舶的机舱舱底水所含油料而排入海洋，每年为5 0 万一1 0 0 万吨，而每年因 突发性溢油事故流入江河、海洋的石油约为3 0 0 - 5 0 0 万吨，是人类其他活动泄入海洋石 油量的数十倍。 近年来，国内外港口的中小规模船舶溢油、跑油事故也时有发生。据统计，全世界 溢油事故在港的占9 2 ，海上的占8 ；溢油的原因绝大部分是由于操作不当引起的( 在 港时占9 4 ，海上占7 6 ) ，碰撞、搁浅等原因分别占1 0 左右，其他还有船舶违章作 业造成的溢油事故等。 - r 3 2 1 “埃克森瓦尔迪兹 号溢油污染事故 一 1 9 8 9 年3